Fe-Co-Ni-Zr-Mo-W-B块体非晶合金的玻璃形成能力与热稳定性

采用铜模铸造法,可以制备出直径为3 mm的非晶圆柱棒.结合差热分析、X射线衍射和透射电镜分析测试结果,从动力学和结构学等方面阐述了Ni元素对Fe58Co10-xNixZr10Mo5W2B15(x=0,3,4,5,6,摩尔分数,%)合金系玻璃形成能力和热稳定性的影响.结果表明:Ni元素含量的微量变化可以明显改善Fe58Co10-xNixZr10Mo5W2B15(x=0,3,4,5,6)合金系的玻璃形成能力;当Ni含量达到4%时,Fe58Co6Ni4Zr10Mo5W2B15具有最佳的玻璃形成能力,晶化温度(Tx)、玻璃转变温度(Tg)、过冷液相区宽度(△Tx)、玻璃形成能力判据Trg和y分别为887 K、957 K、70 K、0.590 2和0.400 4.     

Sc提高锆基块体非晶合金玻璃形成能力的机理

以Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基非晶合金为研究对象，在以工业级海绵锆为原料制备的合金中加入元素Sc，制备出楔形试样，从微观角度分析了元素Sc提高非晶合金玻璃形成能力的机理。结果表明，元素Sc的加入可显著改变Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金在非晶态-晶态过渡区中先析相的相结构及组织形态。元素Sc强烈的脱氧作用可减少合金中锆氧化物／锆氧团簇，从而消除了过冷液体中异质形核的核心，提高了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金的玻璃形成能力。     

热力学和动力学因素对块体非晶合金玻璃形成能力的影响

从热力学和动力学原理出发,结合经典形核理论,阐述了焓变?Hf、熵变?Sf、Gibbs自由能的差?G、过冷熔体的黏度?和冷却速率等热力学与动力学因素对非晶合金玻璃形成能力的影响,以及这些参数之间的相关性,最后总结了由热力学与动力学因素引出的判断块体非晶合金玻璃形成能力的各种判据     

稀土Gd掺杂对锆基块体非晶合金玻璃形成能力及力学性能的影响

适量的Gd掺杂可提高Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金的玻璃形成能力,当Gd元素掺杂量(原子分数)为1%时,即(Zrs0.7Cu28Ni9Al12.3)99Gd1,柱状非晶合金直径可达16 mm(不掺杂时为14 mm).稀土Gd掺杂降低了锆基块体非晶合金的断裂强度与塑性变形能力.随着Gd含量的增加,其断裂方式由单一的剪切断裂转变为剪切断裂与破碎断裂的复合形式,且含Gd元素掺杂的非晶合金断口呈现了脉状纹络与纳米周期性条纹共存的特征.     

Co对Fe-B-Y-Nb块体非晶合金玻璃形成能力及软磁性能的影响

采用吸铸法制备了直径为2-5 mm的[(Fe1-xCox)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0,0.1,0.2,0.3和0.4)合金棒.XRD测试表明,用适量的Co替换Fe可有效提高原始合金(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4的玻璃形成能力,拓宽非晶形成范围.热分析结果显示所有的非晶合金均具有高的玻璃转变温度(Fg≥2850 K)和宽广的过冷液态区(△Tx≥297 K).此外,Co的替换明显改善了原始非晶合金的软磁性能,其中成分为[(Fe0.9Co0.1)71.2B24Y4.8]96Nb4的非晶合金的饱和磁化强度Ms达到26.6 kA/m,矫顽力Hc仅为59 A/m.热磁实验表明,随着Co含量的增加,非晶合金的Curie温度不断升高,最大值达到577 K,与初始合金相比提高了100 K,显著改善了原体系的热磁性能.     

铁基软磁块体非晶合金玻璃形成能力的研究进展

本文首先介绍了当前铁基软磁块体非晶合金的主要研究体系,并重点讲述了合金元素对合金的热稳定性参数如晶化温度Tx、玻璃转变温度Tg及过冷液相区△Tx的影响.铁基非晶合金的玻璃形成能力与△Tx有密切关系并强烈依赖于合金成分.进而总结了合金元素对铁基软磁块体非晶合金的玻璃形成能力影响的一般规律.     

ZrCuNiAl块体非晶合金的玻璃形成能力与动力学行为

利用铜模铸造法制备了Zr53Cu187Ni12Al16.3、Zr519Cu23.3Ni105Al14.3和Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金,3种合金形成非晶的最大临界尺寸分别为6 mm、10 mm和14 mm.采用三点压弯式黏度仪、差热分析仪(DTA)研究了上述非晶合金过冷液体的黏度、脆性系数及临界冷却速度对玻璃形成能力的影响.结果表明:在3种合金中,Zr50.7Cu28Ni5Al12.3不仅具有最高的过冷液体黏度,而且具有最低的动力学脆性系数m (51.2)和临界冷却速率Rc(9.8 K/s),这导致该合金具有极强的玻璃形成能力.     

合金元素对Mg-TM-RE块体金属玻璃形成能力的影响

在已开发的合金体系中,Mg-TM-RE合金系(TM为过渡元素,RE为稀土元素)为主要合金系。在总结近年来开发的Mg-TM-RE块体金属玻璃的形成体系及其形成能力的基础上,分析和讨论了合金元素TM及RE对Mg基块体金属玻璃形成能力的影响,为进一步研发Mg-TM-RE系金属玻璃提供合金设计思路。     

Co、Ni添加对FeBYNb块体非晶合金玻璃形成能力和磁性能的影响

采用铜模吸铸工艺成功制备了一系列的(Fe_(1-x-y)Co_yNi_x)_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb_4块体非晶合金,并采用X射线衍射仪(XRD)、差热分析仪(DTA)、振动样品磁强计(VSM)测试块体非晶合金的结构、热稳定性和磁性能.探讨了不同Co、Ni含量对(Fe_(1-x-y)Co_yNi_x)_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb>.4>系合金玻璃形成能力(GFA)及磁性能的影响.结果表明:合金(Fe_(0.5)Co_(0.5))_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb_4、(Fe_xNi_(1-x)_(68.4)B_(23.6)Nb_4(x=0.05、0.1、0.15、0.2)、(Fe_(1-x-y)Co_yNi_x)_(68.4)B_(23)Y_(4.6)Nb_4(x=0.15、0.3、0.45,y=0.1、0.2)均可制得直径为3 mm的非晶棒.该系列合金均具有良好的软磁性能,但随着Co、Ni含最的增加,其饱和磁化强度均下降.     

Nd对Zr基非晶合金形成能力、热稳定性及耐腐蚀性的影响

利用铜模吸铸法在水冷坩埚中制备了4种(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)100-xNdx(x=0,1,2,3)块体非晶合金。采用XRD和DSC检测了所获合金相组成、非晶形成能力及热稳定性,并采用盐酸溶液浸泡腐蚀试验评价了不同合金的腐蚀速率。结果表明,适量添加Nd可提高Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3非晶合金的形成能力和热稳定性,但非晶合金在2mol/L HCl溶液中的耐蚀性随Nd含量的增加而降低。该结果对进一步改善和提高非晶合金的性能具有重要的参考价值。     

块体非晶态合金的成分设计准则及玻璃形成能力的表征

综述了块体非晶态合金的成分设计准则，如：“混乱”原则、Inoue准则、Senkov准则、电子浓度准则及等原子替代法，表征玻璃形成能力的判据，如：约化玻璃转变温度Trg、ac判据、γ判据、过冷液相区△Tx及临界冷却速率Qc，最后简要讨论了目前存在的问题及发展趋势。     

反复熔炼对Zr基大块非晶合金玻璃形成能力的影响

研究了反复熔炼对Zr60Al15Ni25和Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金的玻璃形成能力的影响。DSC分析表明，随着熔炼次数的增多，Zr60Al15Ni25非晶合金的玻璃转变温度和晶化开始温度都提高，而Zr60Al7.5Ni10Cu17.5非晶合金的特征温度基本没有发生变化。Zr60Al15Ni25合金的熔化焓由于反复熔炼而降低，在热力学上有利于非晶相的形成。根据反复熔炼对铸锭凝固组织进而对合金熔体中的短程序的影响，讨论了玻璃形成能力的变化及原子间的结合力对短程序尺寸的影响，分析了2种合金对反复熔炼处理的敏感性的不同。     

Glass-forming ability and crystallization of Mg-Ni amorphous alloys with Y addition

Mg86.33Ni13.67-xYx(x=0, 1, 3, 6, 10) amorphous alloys were obtained by single-roller melt-spinning technique and the effect of Y addition on the glass forming ability(GFA), crystallization and micro-hardness of Mg-Ni alloys were studied. The results show that the GFA of Mg86.33Ni13.67-xYx(x=0, 1, 3, 6, 10) is improved successfully with the Y addition. The highest GFA appeares at x=6, while the reduced glass transition temperature (Trg) is 0.5225 and the supercooled liquid region(ΔTx) is 42.06 K; the positio...     

Evaluation of glass forming ability of alloys

Key step of exploiting a new type BMG (Bulk Metallic Glass) is quickly judging GFA (Glass Forming Ability) of the alloys. The mole melting heats of BMGs are calculated using the weighted averages principle. The reliability and limitation of Trg criterion for CFA are discussed. The reason why Trg of BMGs is larger than 0.5 is discussed. Two new criteria for GFA, △Hmg and △Gg, are proposed. GFA sequence of BMGs is calculated using the △Hmg criterion, the result agrees with that of A. Inoue and the Rc criterion. Furthermore, as an example, the Rc of the alloys developed by Chuang DONG et al is calculated using the △Hmg and △Gg. The ascending sequence of these alloys calculated with the △Hmg criterion agrees with that of Chuang DONG et al. On the contrary, the result by the △Gg criterion is in contrary with Chuang DONG et al, indicating that the △Hmg criterion is better and more convenient than the △Gg criterion. Calculation showed that the optimum △Hmg iS -15.16 k J/mol.     

A Cu-based amorphous alloy with a simultaneous improvement in its glass forming ability and plasticity

An amorphous alloy, Cu₄₃Zr₄₃Al₇Be₇, was synthesized. The alloy showed a large supercooled liquid region (115 °C), a significant glass forming ability (Φ12 mm) and considerable strain to fracture (8–9%), which collectively have not been observed in other Cu-based amorphous alloys. The alloy has a unique microstructure characterized by atomic-scale phase separation, which most likely resulted from the large difference in the mixing enthalpy between the binary pairs. This study discusses a possible mechanism underlying the simultaneous enhancement in the GFA and plasticity by considering the atomic packing state and atomic-scale compositional separation resulting from Al and Be.     

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.     

Formation and mechanical properties of bulk Cu-Ti-Zr-Ni metallic glasses with high glass forming ability

Bulk amorphous Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6 and Cu53.1Ti31.4Zr9.5Ni6 alloys with a high glass forming ability can be quenched into single amorphous rods with a diameter of 5 mm, and exhibit a high fracture strength of 2 212 MPa and 2 184 MPa under compressive condition, respectively. The stress—strain curves show nearly 2% elastic strain limit, yet display no appreciable macroscopic plastic deformation prior to the catastrophic fracture due to highly localized shear bands. The present work shows clearly evidence of molten droplets besides well-developed vein patterns typical of bulk metallic glasses on the fracture surface, suggesting that localized melting induced by adiabatic heating may occur during the final failure event.     

半固态处理对Zr_(60)Cu_(17.5)Al_(7.5)Ni_(10)Ti_5非晶形成能力和力学性能的影响

采用铜模吸铸法将Ti元素添加到Zr65Cu17.5Al7.5Ni10非晶合金中,制备得到直径为3 mm的大块非晶合金。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热仪(DSC)和微机控制电子式万能试验机等研究半固态处理对Zr60Cu17.5Al7.5Ni10Ti5大块非晶合金的微观组织结构、非晶形成能力、压缩力学性能以及断口形貌的影响。结果表明:半固态处理技术对非晶合金材料的组织结构和力学性能有很大的影响,能够提高非晶合金的强度和塑性;半固态下Zr60Cu17.5Al7.5Ni10Ti5表现出较好的非晶形成能力,表征非晶形成能力的参数Trg为0.618 9,过冷液相区△Tx达到40 K;且当吸铸电压为7 kV时试样的塑性最好,为1.94%,强度为1 487.411 MPa。     

添加微量Fe对Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响(英文)

通过磁悬浮熔炼和铜模吸铸法制备直径3mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xFex(x=0,1,2,3,4)合金试样,研究Fe元素的微量添加对Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响。研究表明,合理添加Fe元素(不超过3%,摩尔分数)导致约化玻璃转变温度Trg(=Tg/Tl)和参数γ(=Tx/(Tg+Tl))增大,因而其非晶形成能力增大,但添加过量的Fe元素(4%)会导致其非晶形成能力的降低。添加Fe元素也会显著地改善Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃的压缩塑性及提高其压缩断裂强度,当Fe元素的添加量为2%时,直径3mm、长度6mm的试样在压缩时出现一定的塑性及加工硬化现象。Fe元素添加量为4%形成的金属玻璃基复合材料,同样也显示良好的压缩塑性和高的压缩断裂强度。