镍含量对(Zr_(0.83)Cu_(0.17))_(88-x)Al_(12)Ni_x非晶形成能力和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Zr0.83Cu0.17)88-x Al12Nix非晶合金,考察了镍含量对合金非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,在镍含量比较低时,合金并不是完全的非晶合金,有部分晶体析出;而当镍的质量分数为10%时,所得到的非晶合金断裂强度和塑性应变分别达到1 679 MPa和7.56%,此时过冷液相区的宽度ΔT=84.64K,该组分的合金具有较强的非晶形成能力。     

Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响

用铜模吸铸法制备了(Zr64.8/90Cu14.85/90Ni10.35/90)90+xAl10-x(x=-4,-3,-2,0,2,4,6)块体合金,利用X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、显微硬度计和扫描电镜(SEM)研究了Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响。结果表明:随着Al含量的减小,合金先是从非晶相为主的非晶/晶体复合材料转变为完全非晶材料,接着转变为以晶体相为主的非晶/晶体复合材料,最后转变为完全晶体材料。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有完全非晶结构的Zr基块体非晶合金。当x=-2时,即合金成分为Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12时,合金为完全非晶结构,该合金的室温压缩塑性应变达到20.6%,应力-应变曲线体现出了"加工硬化"特性,屈服强度σs、极限强度σm和断裂强度σf分别为1740.6,2030.7和1510.5 MPa。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有优良室温压缩塑性的Zr基块体非晶合金。随着Al含量的减小,合金试样的显微硬度的总体趋势为先增大再减小。当x=2时,合金为非晶/晶体复合材料,该合金具有较高的显微硬度HV719.8。     

Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃热稳定性和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备出直径Ф3 mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xNbx(x=0,2,4,6,8,10)合金试样,利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)以及准静态压缩试验方法研究了Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的非晶形成能力、热稳定性、力学性能和组织的影响。研究结果表明,添加适量的Nb元素能提高Zr55Cu30Ni5Al10合金的热稳定性和非晶形成能力。当Nb含量为x=8时,合金具有最宽的过冷液相区(ΔTx=86 K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx/(Tg+Tl)=0.416)。对于Zr55Cu30Ni5Al10合金,优化Nb元素掺杂量可以获得最佳的非晶形成能力和热稳定性。Nb的适量添加也有利于提高Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的压缩断裂强度和塑性变形能力,其中x=8时,合金的压缩断裂强度和塑性应变量分别达到1877MPa和1.92%,并具有加工硬化现象。     

应变速率对锆基非晶复合材料力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备出直径3mm的[Zr0.72+x(Cu0.59Ni0.41)0.28-x]88Al12(x=0.05、0.10)棒状非晶复合材料。考察应变速率对合金压缩力学性能的影响。结果表明,随应变速率的增大,合金的塑性变形区域减小,锯齿流变现象逐渐消失;在相同成分下,随应变速率的增大,弹性模量逐渐升高,塑性应变和抗压强度则逐渐降低,屈服强度和断裂强度也基本呈下降趋势。在x=0.05、应变速率为0.55×10-4s-1时,塑性应变、抗压强度和断裂强度均为最大值,分别为6.77%、1 758MPa和1 629MPa。     

Zr基三元非晶合金及其复合材料的组织和力学性能研究

研究了Zr_(64+x)Cu_(26-x)Al_(10)(x=-4,0,4,8,12)非晶合金体系随锆铜比例变化的组织和力学性能,并考察了过热度对非晶复合材料力学性能的影响,分析了组织结构和力学性能的关系。结果表明,玻璃形成最优成分为Zr_(60)Cu_(30)Al_(10),其过冷液相区宽度ΔT_x,约化玻璃转变温度T_(rg),γ参数分别为69 K,0.573和0.402,具有良好的热稳定性。随着Cu含量的降低,合金的非晶形成能力下降,Zr_(64)Cu_(26)Al_(10)合金的非晶基体上有尺寸不同的纳米晶析出,纳米晶的存在能够有效增韧玻璃基体,并阻碍剪切带内部的原子运动使剪切带变窄而使基体增强,其综合力学性能最优,断裂强度和塑性应变分别为1610 MPa和6.34%。x=4,8,12时,合金中逐渐析出CuZr_2,ZrCu和Cu_(10)Zr_7晶体相,复合材料的力学性能取决于脆性相和增韧相的综合作用,过热度提高会促进非晶的形成从而提高材料的强度,改善力学性能。     

Ti对Cu基块体非晶合金的玻璃转变动力学影响

本文选用非晶形成能力高,且在玻璃转变区和过冷液相区有高热稳定性的Cu46Zr47-xAl7Tix(x=0,1.5)块体非晶合金为研究对象。利用X射线衍射分析和差示扫描量热分析(DSC),研究了Ti元素的添加对于Cu基非晶合金玻璃转变动力学的影响。研究结果表明,在Cu46Zr47Al7块体非晶合金中用1.5%的Ti替代Zr之后,利用VFT方程分析得知合金的强度指数D由2.54增大到3.78,脆性指数m也从39减小到34,表现出了更高的玻璃形成能力。     

微量元素Y、Ag对Cu基非晶合金玻璃形成能力的影响

采用单辊旋淬法制备了Cu50Zr42Al8,Cu46 Zr47-xAl7Yx(x=2,5),Cu43Zr42AlsAg7和Cu43Zr42Al8Ag5 Y2非晶合金薄带,利用X射线衍射和差示扫描量热分析研究了合金样品的玻璃形成能力和热稳定性.结果表明,在Cu50Zr42Al8中添加适量的Ag、Y后使得非晶合金的短程有序结构发生改变.合金Cu46Zr47-xAl7Yx(x=2,5)的过冷液相区宽度ΔTx分别比Cu50 Zr42 Al8增加了19K、30K,约化玻璃转变温度Trg从0.565分别增加到0.579和0.566,参数γ从0.402分别增加到0.418和0.420,说明Y的添加提高了非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力.合金Cu43Zr42 Al8Ag7和Cu43Zr42Al8Ag5Y2与Cu50Zr42Al8相比,约化玻璃转变温度Trg及参数γ均有了明显的提高,达到了0.619、0.416和0.609、0.411,表明Ag的添加、Ag和Y的同时添加均提高了Cu - Zr -Al系非晶合金的玻璃形成能力,但Ag的效果更加显著.     

高温结构弛豫对非晶复合材料力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了Cu40Zr44Al8Ag8非晶复合材料(BMGCs),在玻璃转变温度(Tg)退火不同时间(5,10,15,20,25,40,60,85min)后,采用单轴压缩实验测试了试样退火前后的力学性能,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和同步差示扫描量热仪(DSC)等手段对退火前后试样的显微结构和断口形貌进行分析。结果发现:所制备铸态试样主要为非晶结构,非晶基体中弥散分布着少量的纳米级及微米级的Al3Zr金属间化合物。随着退火的进行,非晶复合材料中微米级晶体相的尺寸和形貌并不发生变化,这些晶体相是裂纹形成的源泉;但是纳米级晶体相不断增加,最终析出产物相为Al3Zr,Cu10Zr7和Ag3Al相。非晶复合材料中自由体积与析出晶体相共同控制着该BMGCs的力学性能。退火初期,试样的强度和塑性缓慢增长,至退火15 min时达到极值,最高强度达到1.77 GPa,最大塑性应变量达到1.67%;但是继续退火,试样内自由体积大量减少,强度和塑性均迅速下降;其断裂方式也由单一剪切面断裂转变为多剪切面断裂,最后发生脆性劈裂。     

熔体过热度对Zr基非晶合金力学性能和热稳定性能的影响

采用吸铸法制备Zr70Cu13.5Ni8.5Al8非晶合金,采用同步差示扫描量热仪(DSC)和万能试验机对非晶合金显微结构进行表征和力学性能测试,并利用XRD和SEM对试样的相组成和的剪切带观察。研究发现：随着吸铸功率增加,热稳定性、玻璃形成能力不断提高;Zr70Cu13.5Ni8.5Al8非晶合金的锯齿流变现象越明显,综合力学性能越好,其中吸铸功率8 kW时,试样的屈服强度、抗压强度和塑性达到最值,室温综合力学性能最好,且剪切带分布情况最好,但是继续提高吸铸功率,力学性能反而变差。     

冷却速度对Cu_(46)Zr_(44)Al_5Nb_5块体非晶合金组织和力学性能的影响

通过磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金阶梯形试样,由X射线衍射(XRD),差示扫描量热仪(DSC)和万能试验机分别表征试样的结构、热力学和力学行为,研究其组织、热稳定性和力学性能与冷却速率的关系。结果表明,Cu46Zr44Al5Nb5合金具有较强的非晶形成能力和良好的热稳定性,其热力学行为表现出尺寸效应。熔体凝固冷却速率对试样尺寸变化敏感,随着试样尺寸的增加,冷却速度呈倍数递减、合金结构的无序度下降,原子排列向稳态转变,导致非晶合金的热稳定性降低。合金的玻璃转变温度不是定值,而是随冷却速度增加而升高,过冷液相区宽度ΔTx、约化玻璃转变温度Trg和晶化放热ΔH随直径的增加而降低,玻璃转变温度向低温漂移。随着直径的增加,冷却速度的降低,非晶合金的短程有序范围增大,最近邻原子间距减小,非晶合金结构的无序密堆性下降,原子排列向稳态转变,导致抗压强度降低,合金的断裂强度随试样直径的增大而减小。     

铜镍合金化及半固态处理工艺对ZrCoAl系非晶合金组织的影响

向以Zr80Co15Al5为基体的非晶合金中添加微量铜和镍,利用铜模吸铸法和半固态处理工艺制备棒状(Zr0.88Cu0.12)95-2x Al5(NiCu)x(x=1.5、2.5、3.5)非晶合金。利用SEM、XRD和光学显微镜(OM)分析研究了半固态处理工艺对非晶合金的微观组织结构、玻璃形成能力及断口形貌的影响。结果表明,在半固态处理工艺基础上对Zr80Co15Al5添加微量铜和镍后有较好的晶体形成能力。     

过冷处理对Cu45Zr42Al8Ag5非晶热稳定性及力学性能的影响

采用过冷液体等温处理的方法制备出直径为3 mm的Cu45Zr42Al8Ag5合金圆棒,研究了过冷液体等温处理对铜基内生复合材料的热稳定性和力学性能的影响,研究表明,过冷处理后的试样均为原位自生晶体/非晶复合材料,且其有较好的热稳定性.由铜基非晶合金压缩后的应力--应变曲线可以看出,随保温时间的延长,最大抗压强度逐渐降低...     

冷却介质对退火态Cu50Zr42Al8块体非晶合金力学性能的影响

考察在过冷液相区内790K+30min保温后炉冷和液氮冷却对Cu50Zr42Al8压缩断裂行为的影响。5mm铸态非晶复合棒的屈服强度、断裂强度和杨氏模量分别为1670MPa,1849MPa和104.4GPa,塑性应变为1.9%。经炉冷和液氮冷却试样的压缩断裂强度和杨氏模量下降,分别为912,678MPa和38,56.5GPa。液氮冷却试样为部分非晶结构,炉冷试样完全晶化。晶化相均为正交晶相Cu10Zr7,四角晶相CuZr2和DO3结构的AlCu2Zr三种脆化相。     

形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的组织和力学性能

设计了具有形状记忆效应和较强非晶形成能力的(Ti50Ni50-yMy)100-xCux合金,采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法,通过组元调控制备具有组织连续梯度的形状记忆合金/非晶基复合材料,并研究其组织和力学行为。结果表明:B2-Ti(Ni,Cu)过冷奥氏体相和B19'-Ti(Ni,Cu)热诱发马氏体相析出在铸态非晶基体上,加载断裂应力诱发马氏体相变,马氏体衍射峰比铸态增强且马氏体择优取向。凝固过程的温度梯度决定了复合材料的组织梯度,由表及里,主要为非晶相、马氏体相和奥氏体树枝晶相。加载时形变诱导相变对非晶基体同时增强增韧,复合材料的综合力学性能优异,以连续屈服和强烈的加工硬化为主要特征,(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20断裂强度高达2464 MPa,塑性应变达到13.6%。复合材料断裂表面存在大量密集均匀的脉络纹,析出相周围形成的多重剪切带和玻璃基体上剪切带,扩展方向分别与加载方向呈90°和45°角。     

退火温度对钛基非晶复合材料微观织构和力学性能的影响

利用电磁感应磁悬浮熔炼-铜模吸铸法制备Ti40Ni40Cu20非晶复合材料棒状试样,通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜和微机控制电子式万能力学试验机研究了不同温度(150,250,350℃)0.5 h退火处理对合金的组织和压缩力学性能的影响。结果表明:铸态和退火处理后试样均有B2-TiNi和B19-TiNi晶体相析出,并且随着退火温度的升高,析出晶体相体积分数和晶粒尺寸都有所增加,同时低温退火能够使马氏体回转为奥氏体;所有合金试样的压缩试验结果均出现了明显的加工硬化现象;随着退火温度升高,合金的抗压强度和压缩塑性经历了先提高后略微下降的变化趋势,但均高于铸态试样,其值分别由铸态的2247 MPa和11.4%提高到150℃退火后的2541 MPa和19.5%。说明选取合适的退火温度能够有效控制合金内部的晶体相体积分数和晶粒尺寸,从而明显提高钛基非晶复合材料的综合力学性能。     

钨粉/锆基非晶复合材料制备工艺研究

研究了钨粉/锆基非晶复合材料的制备工艺。将高纯度的W、Ti、Ni粉混合均匀并压缩成块,与Cu、Be、Zr块一同放入铜坩埚中,通过电弧熔炼铜模铸造的方法制备出钨粉/锆基非晶复合材料。对该非晶复合材料进行金相组织观察、成分分析、力学性能测试,并对试样的断口进行SEM观察,发现由于钨粉和液态金属的接触面积增加,作用接触时间增长,使非晶复合材料中有晶态相产生,其压缩强度要低于非晶合金。     

纳米Y_(0.7)Ce_(0.1)Sr_(0.2)M_(1-x)Cu_xO_3(M=Fe,Mn)的制备、表征及其对NO+CO的催化活性

为探究纳米钙钛矿型复合氧化物ABO3中不同B位元素及Cu的掺杂量对催化剂的结构、形貌、表面性质和催化活性的影响规律及原因,并优化出具有更好活性的催化剂,采用柠檬酸-溶胶-凝胶法制备得到8个钙钛矿型复合氧化物Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe1-xCuxO3和Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn1-xCuxO3(x=0.1~0.4),通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法对其进行了表征,并测试了8个样品对CO+NO的催化活性。结果表明,在Fe、Mn两个系列中,x=0.3时的两个样品对CO+NO分别具有最高的催化活性,Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe0.7Cu0.3O3对NO和CO的转化率均在225℃时达到100%,而Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn0.7Cu0.3O3对NO和CO的转化率则分别在325℃和225℃时达到100%。Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe0.7Cu0.3O3的催化活性优于Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn0.7Cu0.3O3,这是由于Fe4+/Fe3+的摩尔比高于Mn4+/Mn3+,并且Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe0.7Cu0.3O3中所有Ce4+/Ce3+、Cu+/Cu2+和OA/OL的摩尔比均高于Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn0.7Cu0.3O3中相应的摩尔比,而这些因素均有利于NO+CO的催化活性。通过适量的Cu取代B位离子可提高催化剂对NO+CO的氧化还原性,同时Cu的掺杂对于Fe、Mn两个系列中OA/OL的摩尔比具有不同的影响。     

机械合金化制备Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。     

Cu、Li含量及比例对Al-(3.2～3.9)Cu-(0.8～1.4)Li-X合金T8时效析出行为的影响

研究了Cu、Li含量及比例对Al-(3.2~3.9)Cu-(0.8~1.4)Li-0.4Mg-0.4Ag-0.3Mn-0.1Zr合金T8时效(155℃)时的时效析出行为的影响。上述成分合金Cu/Li比例会影响析出相的演化。延长时效时间会降低Cu/Li比例较低合金中θ′相的数量和尺寸,但导致Cu/Li比例较高的合金中θ′相的数量和尺寸增加。     

新型(Fe,Co)-Zr-RE-B非晶合金的热稳定性和磁性

利用旋铸技术制备了一种新型的含稀土元素的铁基非晶合金。研究了Nd含量对Fe70Co8Zr7-xNdxB15(x=0～6%原子数分数)合金的非晶形成能力、热稳定性和磁性能的影响。当该合金系的Nd含量在0～6%(原子数分数)变化时,其饱和磁感应强度(Js)在1.10T～1.37T范围内变化,矫顽力(Hc)在2.28A/m～8.15A/m范围内变化。Js随Nd含量的增加而增加,当Nd含量为2%和3%时,其Hc值均在3A/m以下,且在Nd含量为2%时,具有最高的非晶形成能力(glassformationability简称GFA)即大的ΔTx(达61K);同时又有良好的软磁性能,其Js和Hc值分别为1.25T和2.28A/m。经对比得出,Fe70Co8Zr5RE2B15(RE=Ce、Pr、Gd和Tb)合金与Fe70Co8Zr5Nd2B15具有相近的非晶形成能力和磁性能。