Zr基块体非晶合金的微塑性成形性能

采用自行研制的微成形系统进行热压缩实验,分别研究成形温度、成形时间和冲头速度等对尺寸为d1 mm×1.5 mm的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在过冷液相区微塑性成形性能的影响规律。进一步研究了不同坯料尺寸对Vit.1块体非晶合金在过冷液相区超塑性成形性能的影响程度,结果表明流动应力随坯料尺寸的减小而降低。在此基础上,利用闭式模锻方法成形了分度圆直径为d1 mm的微型齿轮,采用SEM观察成形件的表面形貌,结果表明采用微成形方法可以获得尺寸精度较高的Vit.1块体非晶合金微型齿轮。     

高过冷度Zr-Cu-Ni-Al-Hf-Ti块体非晶合金

以Hf和Ti作为替换元素对Zr60Cu20Nil0Al10非晶合金进行了掺杂(替换法)研究．结果表明，掺杂元素含量有一最佳范围，其中，Ti的最佳含量约为2％(原子分数)左右，而Hf的最佳含量为3％．在最佳含量时二者都具有明显的扩大合金过冷温度区间ΔTx的作用．超过最佳掺杂量，会使非晶相变得不稳定，促进某些晶化相的形成，从而降低ΔTx．当采用Hf和Ti两种元素的最佳含量联合掺杂时，稳定非晶相的作用更加明显，并且ΔTx提高的幅度大于两种元素单独掺杂时的效果．ΔTx最大(144℃)的成分为：Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2，该合金Tg＝357℃，Tx＝501℃，Trg＝0．59．     

喷射成形大尺寸镧基块体非晶过冷液相区内的塑性变形行为

研究了喷射成形大尺寸La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金在过冷液相区内的塑性变形行为.结果表明,随加热温度的增加和应变速率的减小,该非晶合金由非稳态变形向单一稳态变形行为转变.当应变速率为5×10-3S-1,温度为443 K和挤压比为6.25时,喷射成形La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金样品的密度由挤压前的5.723增加到挤压后的5.924 g/cm3,达到了同成分吸铸态非晶合金密度(6.134 g/cm3)的96.6%.挤压后非晶合金样品依然保持完全非晶态.     

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。     

Zr基块体非晶合金在过冷液相区的超塑性流变行为

研究了Zr41.25Ti13.75Ni10Cul2．5Be22.5(原子分数,%)块体非晶合金在玻璃转变终了温度Tg^end附近的4个特征温度点(616,636,656和676K)的等温拉伸行为．结果表明,块体非晶合金的超塑性能与环境温度及拉伸速度紧密相关．在656K,以5mm／min的速度拉伸时,获得了1625％的最大延伸率利用速度突变法测出了636,656及676K时的应力敏感指数分别为0．25,0．65和0．93．利用自由体积模型对块体非晶合金的超塑性流变行为的微观机制进行了分析．     

Zr55块体非晶合金在低频振动场下的微成形能力

通过设计的振动挤压侧向流动方案,对Zr55Cu30Al10Ni5块体非晶合金在过冷液态区的微成形能力进行了研究。利用DEFORM-3D有限元分析软件,对Zr55Cu30Al10Ni5块体非晶合金在振动场作用下的流动变形能力进行了数值模拟分析,在450℃下选取不同振幅38N~760N和不同频率0.1Hz~2.0Hz进行成形实验,测量了非晶合金在横向槽内的流动长度。结果表明,引入振动场可以有效提高非晶合金的微成形能力,随着频率的增大,流动长度明显增大;随着振幅的增大,流动长度先增大后趋向平稳。从材料损耗模量、自由体积理论和表面效应3个方面对该现象进行了分析,表明振动成形是一种提高非晶合金微成形能力的有效方法。     

Ti对Cu-Zr合金非晶形成能力的影响

采用铜模吸铸法制备楔形Cu-Zr-Ti系列非晶合金;用X射线衍射、差式扫描量热仪对合金的非晶形成能力和热稳定性进行了研究.结果表明:Ti的加入可以明显改善Cu-Zr合金的非晶形成能力.Cu56Zr36Ti8合金的XRD曲线呈漫射峰,为完全非晶,其玻璃转变温度为696 K,晶化温度为763 K,过冷液相区△T=Tx-Tg=67 K,具有较好的热稳定性.     

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.     

Zr基块体非晶合金过冷液相的快速粘滞流动

采用电弧炉熔炼及铜模快铸的方法制备Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金材料.利用储能和快速释放的方法,研究了锆基块体非晶材料在过冷液相区的快速粘滞流动.结果表明,在过冷液相区内能够进行快速粘滞流动变形、粘滞成型和粘滞连接;成功地制备出微型齿轮件;成型件和连接区无晶化现象;连接强度与母材处于同一水平.     

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。     

具有宽过冷液相区的铁磁性非晶合金—铁磁性块状非晶合金的研究现状

介绍了近几年出现的具有宽过冷液相区的铁磁性非晶合金的研究状况。在传统的铁基或钴基等铁磁性非晶合金中添加Ｃａ、Ａｌ等元素可以大大提高合金的玻璃形成能力,降低临界冷却速度,最终制备出厚度在１５０μｍ以上的块状铁磁性非晶合金。这些合金具有一些共同特点：（１）它们均为多元合金系;（２）组元之间的原子半径差别较大;（３）其晶化过程为单一阶段晶化,伴随几个晶化相的同时析出;原子的长程扩散重排导致晶化过程被大大延迟。这些合金具有一定的软磁特性,有可能作为磁性器件得到应用。     

Pd基大块金属玻璃过冷液相区与键参数的关系

通过计算机对Pd基大块金属玻璃的过冷液相区宽度△Tx的表达式进行回归处理分析，得到Pd基大块金属玻璃过冷液相区△Tx与反映合金混合热变化的3个键参数(电负性差△X、原子尺寸差的百分数δ和电子浓度n)之间存在如下关系：△Tx=29．36909 3602．45898(△x)^2 9992．76758δ^2-3．95897n^2/3，相关系数为97．2％。△Tx随多元合金的电负性差和原子尺寸差的百分数的增加而增加，而随电子浓度的增加而略有降低。     

Zr基大块非晶合金在过冷温度区间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663K、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,断面上并且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温度区间减小,热稳定性有所降低。     

Ce基非晶合金的研究进展

Ce基块体非晶合金具有低弹性模量、低玻璃化转变温度、良好非晶形成能力等特点,与传统的Zr基、Ti基、Fe基、Pd基等体系的块体非晶合金相比,Ce基块体非晶合金在过冷液相区内进行均匀塑性变形加工时所需的温度条件更低,由于具有与塑料材料相似的低温热塑性行为特征,因此也被人们称为金属塑料。本文主要介绍了Ce-Al-M、Ce-Al-Cu-X、Ce-La系和Ce-Ga系等块体非晶合金体系,并结合Ce基块体非晶合金不同于传统非晶合金的独特微观结构特征和性能优势,对其在微器件制造、数据存储等领域的应用前景进行了讨论,同时针对Ce基块体非晶合金研究目前存在的问题以及未来发展的方向进行了分析。     

Fe75-xMxHf3Y2B20(M=Co, Nb; x=0, 4)块体非晶合金的制备及其热、软磁性能

采用单辊法和铜模铸造法制备了Fe75-xMxHf3Y2B20(M=Co,Nb;x=0,4 at%)合金系的非晶薄带和非晶棒样品,并测试了该非晶合金系的差示扫描量热曲线、X射线衍射图谱和软磁性能.结果表明:少量的Nb或Co替代Fe75Hf3Y2B20中的Fe元素,合金的热稳定性和玻璃形成能力可得到明显的提高;其中Fe71Nb4Hf3Y2820的过冷液相区宽度△Tx高达75 K,约化玻璃转变温度Trg为0.58,直径达4 mm,饱和磁感应强度为0.97～1.08 T,该非晶合金同时具有较大的热稳定性、较强的玻璃形成能力和较好的软磁性能.     

Mg-Cu-Y块体金属玻璃的塑性变形特性

通过对Mg-Cu-Y块体金属玻璃在深过冷液体区间塑性变形特性的研究，探讨了影响其塑性变形的因素及其影响规律。结果表明，加载温度和时间均对其塑性变形有明显的影响，在深过冷液体区间，要达到合适的变形量，加载温度和时间必须适中；Mg-Cu-Y块体金属玻璃在压缩条件下能够发生流变，较好地复制模具表面的显微形貌。同时，在加载条件下，Mg-Cu-Y块体金属玻璃更容易发生晶化。     

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。     

Fe74Al4 Sn2(PSiBC)20块体非晶合金的制备与晶化研究

利用铜模吸铸法制备了φ5mm×8mm×1mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2和Fe74Al4Sn2P11 C4B4Si1块体非晶合金圆环.Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2和Fe74Al4Sn2P11C4B4Si1块体非晶合金具有较高的约化玻璃转变温度(Tg/Tm≈0.60).Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金的晶化过程是二步晶化非晶相→非晶相'+α-Fe→α-Fe+Fe3P+Fe2B+Fe3B+Fe3C,而Fe74Al4Sn2P11C4B4Si1块体非晶合金的晶化过程是一步晶化非晶相→α-Fe+Fe3P+Fe2B+Fe3B+Fe3C.一步晶化的Fe74Al4Sn2P11C4B4Si1块体非晶合金具有更宽的超冷液相区.二步晶化的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金的热磁曲线分为四个阶段室温→Tg→Tx→Tp1→高温,而一步晶化的Fe74Al4Sn2P11G4B4Si1块体非晶合金的热磁曲线分为三个阶段室温→Tg→Tx→高温.α-Fe的析出导致铁基块体非晶合金饱和磁化强度值Ms上升,而结晶化合物Fe3P、Fe2B、Fe3B和Fe3C的同时析出导致Ms值的下降.