大块非晶合金的超塑性研究进展

对大块非晶合金在过冷液相区内的超塑性变形特点进行了评述.介绍了在过冷液相区内的流变行为和变形后的组织结构变化,并解释了超塑性变形的机理.同时,对大块非晶合金的超塑性成形技术发展现状况进行了概述.     

镁基大块非晶合金在深过冷液相区的塑性变形

研究了Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金在玻璃转化温度Tg附近及深过冷液相区的等温压缩变形行为。结果表明，Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的塑性变形与加热温度和加载时间紧密相关。在423K时该大块非晶合金具有一定的塑性，而在深过冷液相区则具有良好的塑性。通过系列试验，得出了Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的最佳加热温度为443～463K，加载时间约10min。对大块非晶合金在变形过程中的结构变化的分析表明，在本试验条件下，压缩变形对Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的晶化过程没有明显的影响。     

Zr基大块非晶合金的超塑性成形性能

研究了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu125Be22.5大块非晶合金的过冷温度区域范围、时间-温度-转变曲线及其在过冷温度区域的力学行为,并在此基础上,对精密凸轮零件进行了模锻成形实验,分析了不同温度和应变速率对成形结果的影响.结果表明:Zr41.25T13.75Ni10Cu12.5Be22.5大块非晶合金在635.6～710.4 K的过冷区域范围内,其应变速率敏感系数接近1,具有良好的超塑性性能;较理想的超塑性成形温度为653～668 K,应变速率为5.0×10-4～5.0×10-3s-1.在温度为668 K、应变速率为5.0×10-4s-1的工艺条件下,非晶合金的可成形时间大于1000 s,最大流动应力小于70 MPa.     

块体非晶复合材料超塑性成形研究现状

块体非晶复合材料克服了非晶合金的室温脆性，保留了非晶合金的高强度优势，是一种具备优异力学性能的结构材料。研究其在过冷液相区的超塑性变形行为能够指导理论模型的建立、发展和完善，也能加快推动材料的工程实际应用。简述了块体非晶合金及其复合材料超塑性成形的研究现状，并重点总结了近年来非晶复合材料在过冷液相区的超塑性流变行为、超塑性变形时的显微结构演变及力学性能的变化。提出了目前超塑性成形非晶复合材料方面亟待解决的技术难题。     

非晶合金焊接的研究进展

非晶合金具有优异的物理化学性能,但其实际应用受到三维结构尺寸的限制,制备出块体非晶合金具有广泛的研究意义。本文综述了采用多种高能快速的焊接技术成功地连接了非晶合金的方法,阐述了焊接制备块体非晶合金(BMG)的2种成形机理,液相成形和固相成形,并对块体非晶合金的研究和发展前景提出了展望。     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区的尺寸效应研究

为了研究Zr55Cu30Al10Ni5大块非晶合金在过冷液相区的尺寸效应,进行了温度为421,431,441,451℃,应变速率为0.01,0.005,0.002,0.001s-1,尺寸为3,2,1,0.6mm下共计64组的压缩试验。根据得到的力和位移曲线求出真实应力应变曲线,分析曲线得到稳态流动应力、应力过冲峰值、应力过冲峰值对应的应变与尺寸的关系,最后得出随着试样尺寸的增大,真实应力值随之减小,稳态流动应力减小,应力过冲峰值减小,且出现的位置随尺寸的增大而后移。     

连续铸造法制备大块非晶合金

提出了一种适合于非晶合金铸坯连续生产的复合铸型连续铸造法并据此建立了一套水平连铸装置。采用拉停循环的间歇式拉坯方式成功连铸出直径10mm长度60cm的Zr基非晶合金棒材。金相、XRD、DSC等分析结果表明该方法制备的非晶合金有很好的非晶性。还基于非晶合金形成的CCT曲线,探讨了复合铸型连续铸造法形成非晶合金的冷却过程。该方法可用于非晶合金棒材工业化生产,并能降低生产成本,促进非晶合金研究的发展和应用。     

块体非晶合金超塑性成形的研究进展

简述了块体非晶合金的研究现状及其超塑性成形技术,重点介绍了温度及应变速率对非晶合金超塑性的影响、块体非晶合金过冷液相区本构模型研究概况以及超塑性成形的应用,提出了块体非晶合金超塑性研究中仍需解决的问题。     

摩擦焊焊接块体非晶合金

在合理的工艺条件下,采用摩擦焊成功地实现了块体非晶合金Zr65Cu12.5Al7.5Ni15的连接;根据试验结果,探讨了焊接接头保持非晶的条件,即:被焊块体非晶合金处于过冷液态,且该过冷液体具有较好的热稳定性、超塑性和粘滞性,同时接触面的温度应始终低于该非晶合金的晶化温度.     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区的静液挤压塑性变形研究

通过Gleeble1500热模拟试验,选择纯铁作为挤压包套材料,然后对非晶合金在390℃、应变速率8.9×10-1s-1的条件下进行了静液挤压。Zr非晶合金产生了塑性变形,但没有发生均匀粘滞性流动,而是断裂成两段。样品断口上随机分布着充分与未充分发展的“脉纹”状切变带,并且断面上出现了类似流动熔体凝固后的特征结构。高应变速率变形条件使非晶合金产生的非均匀流变,以及静液挤压时纯铁先于非晶合金的流动变形是造成非晶合金断裂的主要原因。挤压态非晶合金的过冷液相区减小,热稳定性有所降低。     

Zr基非晶合金在过冷液相区的高应变速率压缩变形行为

利用Gleeble1500热模拟机研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金在过冷液相区内633、653和673K,应变速率分别为2×10-2s-1和2×10-1s-1条件下的单向压缩变形行为.结果表明:在673 K时两种应变速率下,该合金都具有很好的塑性,尤其在2×10-2s-1时流变应力只有74 MPa,非常适于进行超塑性加工.对非晶合金的断口进行了观察,得到柱状非晶合金压缩变形时外观和断口形貌随着变形条件的变化规律.采用自由体积模型对非晶合金的形变和断裂的微观机制进行了分析.     

Zr基非晶合金在过冷液相区静液挤压的变形行为及结构

研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金在过冷液相区内静液挤压的变形行为以及结构变化。结果表明:非晶合金在高应变速率下产生了明显的塑性变形,直径从16 mm变为12 mm,断裂为4段,且样品断口上随机分布着充分发展与未充分发展的脉纹式切变带,由此可看出非晶合金的变形为非牛顿体变形行为;挤压后的样品约有3%的非晶相发生晶化,在非晶基体上析出10~20 nm的纳米晶粒,导致挤压后非晶合金的热稳定性降低;静液挤压高应变速率变形条件使非晶合金产生非均匀流变,是造成非晶合金断裂的主要原因。     

新型铜合金/非晶复合材料的挤压成形特性

基于大块非晶在过冷液相区间具有较好的热塑性成形特点,选择铜基非晶Cu40Zr44Ag8Al8和铜合金,通过挤压成形工艺,制备出一种新型的铜合金/非晶复合材料;在703 K和挤压速度为0.4 mm/min下对该复合材料进行挤压,获得铜合金、非晶复合材料棒材.通过光学金相(OM)、X射线衍射(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)和维氏硬度测试(HV)对挤压变形前、后芯部非晶进行形貌观察和结构分析.结果表明:芯部非晶在挤压前期呈不均匀分布,而后分布非常均匀;结合XRD、DSC和硬度的结果分析,在703 K下挤压后,芯部非晶没有发生晶化.     

Nd对块体Mg-Cu-Y-Nd非晶合金玻璃形成能力的影响

在非真空熔炼条件下采用工业纯原材料和负压铜模吸铸法制备Mg65Cu25Y10-xNdx(x=0,2,4,6,8,10)棒状试样,利用差示扫描量热(DSC)和X射线衍射(XRD)等方法分析Nd对Mg-Cu-Y-Nd非晶合金玻璃形成能力的影响。结果表明:Nd的含量(x)为0,4,6成分的合金试样具有完全非晶态组织,且x=4时具有最大的玻璃形成能力,其约化玻璃转变温度(Trg)为0.592,过冷液相区宽度(ΔTx)高达66 K;当x为2,8,10时,由于合金成分明显偏离共晶成分,玻璃形成能力降低,试样只含有少量非晶,且主要呈晶体组织特征。     

Deformation of Zr41Ti14 Cu12. 5Ni10Be22.5 bulk amorphous alloy under isobaric pressure in super-cooled liquid region

The curve of crystallization transition during continuous heating for the Zr41Ti14 Cu12. 5Ni10Be22.5 bulk amorphous alloy was measured by means of dilatation(Fully automatic transformation recording/measuring instrument) and X-ray diffraction(XRD) method. The deformation behavior of the alloy at various heating rates in the supercooled liquid region was studied. The results show that the glass transition temperature of the alloy increases slightly and the supercooled liquid region(SLR) increases significantly with increasing heating rate. The deformation amount under isobaric pressure of 1 N for the alloy in the SLR increases with increasing heating rate. As the heating rate of the alloy increases from 5 to 100℃/rain, the amount of deformation of the alloy increases from 8.3% to 45%     

纳米陶瓷超塑加工成形的研究进展

在对纳米陶瓷超塑性拉伸研究进行总结的基础上 ,综述了陶瓷超塑成形的研究进展情况。指出 :陶瓷材料由于其超塑特性 ,所以能够用各种现有的金属塑性成形方法来成形。最佳成形温度范围大约在 12 0 0℃～ 15 0 0℃之间 ,最佳晶粒平均直径为 10 0nm～ 2 0 0nm。     

Zr基块体非晶合金超塑性微挤压成形数值模拟

利用压缩实验数据建立了Zr55Cu30Ni5Al10大块非晶合金在过冷温度区域内的流动应力模型,并选用DE-FORM-3D软件对杯形非晶合金零件超塑性微挤压成形过程进行了模拟,得到了挤压过程中坯料的速度场、应变速率场和应力场的分布规律。分析发现在挤压过程中材料的应变速率极不均匀,因此,对材料的流动变形过程进行了合理分区,分析各区域的形状、大小及变化历程。在此基础上,利用反挤压工艺成功挤出了外径为2.2 mm、壁厚为0.05 mm的杯形零件。SEM显示,该成形件壁厚均匀,尺寸和几何形状满足设计要求。