Cu含量对钛镍基非晶复合材料的组织和力学性能的影响

采用铜模吸铸法成功制备Cu含量不同但直径相同的TiNi基非晶复合材料试样(Ti0.5Ni0.5)100-XCuX,研究Cu含量在(X=0,10,15,20,25,30,35,40)情况下对TiNi基非晶复合材料组织和力学性能的影响。试验结果表明,在铜的含量x=20时,合金断裂强度和塑性应变都很高,此时合金具有最优良的综合性能。随着x值的增大,(Ti0.5Ni0.5)100-XCuX合金的非晶形成能力呈现一个从上升、降低再到上升的波形变化,但总体呈现降低趋势。Cu元素在TiNi基复合材料中的适量添加(x=25左右时)可以提高Ti基非晶材料的塑性,但添加量较多(x>30)时,既不能提高合金的非晶形成能力又不能提高合金的强度。在x=15时,合金有最高的断裂强度2440MPa,达到了1471MPa的较高的屈服强度值,且其产生了17.15%塑性应变,在X=25时,合金塑性应变有所提高,塑性变形达到了21.35%。     

Ni含量对Mg基非晶复合材料组织和力学性能的影响

为了研究Ni含量对镁基非晶复合材料组织结构和力学性能的影响,采用铜模铸造法制备了直径为2 mm的Mg_(77+x)Ni_(12-x)Zn_5Y_6(x=0,2,4,6,8)系列合金。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和力学性能试验机分析了复合材料的相组成和组织结构,并进行力学性能测试。结果表明:当Ni含量为8 at%时,形成了大小、分布都均匀的长周期(LPSO)相;相对于完全非晶合金来说,五种复合材料都表现出一定的塑性;Mg_(79)Ni_(10)Zn_5Y_6复合材料的断裂强度最高,达到783 MPa;Mg_(81)Ni_8Zn_5Y_6复合材料的塑性最大,塑性应变达到20.23%。     

Fe_(67-x)Nb_5B_(28)Cu_x合金的非晶形成能力、热稳定性和电阻率研究

采用单辊甩带法制备了Fe_(67-x)Nb_5B_(28)Cu_x(x=0.5、1.0、2.0,摩尔分数)非晶合金,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和四探针测试仪研究了Cu含量对合金热稳定性和电阻率的影响。结果发现,Fe基非晶合金的晶化过程与合金中的Cu含量有关,随着Cu含量的增加,合金的非晶形成能力和热稳定性降低。Fe_(66.5)Nb_5B_(28)Cu_(0.5)合金具有大的非晶形成能力以及高热稳定性,其过冷液相区宽度和晶化起始温度分别为39和929K。Fe_(67-x)Nb_5B_(28)Cu_x非晶合金的电阻率为119～138μΩ·cm,合金电阻率随Cu含量的变化规律与非晶形成能力(GFA)一致。     

微量添加Nb元素对原位合成Cu基非晶复合材料力学性能的影响（英文）

利用铜模铸造法获得(Cu_(0.6)Zr_(0.3)Ti_(0.1))_(95)Nb_5块体非晶复合材料试样。该试样中均匀分布富Nb元素的枝晶相。结果表明,相比于非晶基体,枝晶具有更低的硬度值和弹性模量,在加载变形过程中,非晶基体和枝晶界面处产生应力集中,促使非晶基体中剪切带的萌生和分叉增殖,最终获得了约2200 MPa的压缩断裂强度和6.08%断裂应变。与其他Cu基非晶复合材料相比,所制备的(Cu_(0.6)Zr_(0.3)Ti_(0.1))_(95)Nb_5非晶复合材料断裂强度没有明显的降低,证明添加Nb元素是一种非常容易和有效制备实用高强度、高塑性非晶复合材料的方法。     

Co元素对Ti-Zr-Be-Cu块体非晶合金力学性能的影响

采用铜模铸造法制备了Ti35Zr30Be27.5-xCu7.5Cox(x=0,3.5,7.5,11.5)系列块体非晶合金。采用X射线衍射仪(XRD)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Co元素添加对Ti-Zr基非晶合金力学性能的影响。结果表明,Co元素适量替代Be元素有利于提高该非晶合金的塑性。当Co含量(摩尔分数)为3.5%时,Ti35Zr30Be24Cu7.5Co3.5块体非晶合金具有最高的断裂强度及塑性应变,分别为2 196MPa和4%;Co含量为7.5%时,非晶合金断裂强度、塑性应变均迅速降低,分别为2 062 MPa和1.5%;进一步增加Co含量至11.5%时,合金的断裂强度又提高到2 106 MPa,而塑性应变仅为0.2%。     

Nb元素对Zr-Cu基非晶合金力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了直径为3mm的(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Al_(0.08)Ag_(0.08))_(100-x)Nb_x(x=0,1,2,4)非晶试样,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、力学性能试验机对合金的相组成、力学性能进行研究。结果表明,随Nb含量的增加,非晶合金的玻璃形成能力不断降低,试样由完全非晶结构变为非晶基体与晶体相的复合结构。此外,试样的塑性先增加后减小,当x=2时试样塑性达到最大值,最大塑性应变为1.025%,并且出现了一定的加工硬化现象。x=4时最大断裂强度为1.723GPa且加工硬化现象最明显。因此,添加适量Nb元素有利于Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8非晶合金室温塑性的提高。     

铝含量对(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)非晶合金的热稳定性及其力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)(x=0,1,2,3,5,7(摩尔分数,%))块体非晶合金,采用同步示差扫描量热仪(DSC)、万能试验机和显微硬度计测试各试样的过冷液相区、压缩塑性和显微硬度,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对其微观结构和力学性能的关系进行分析。结果表明:随着Al含量的增加,(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)非晶合金的玻璃转变温度T_g、初始晶化温度T_x均呈现增大的趋势,而过冷液相区ΔT_x先增大后减小,在x=3时达到最大的94 K。合金塑性变形ε_p随着Al含量的增加先增大后减小,在x=3时达到最大值为15.82%;合金屈服强度σ_s和显微硬度HV都呈现增强的趋势,在x=7时取得最大值,分别为1713和4095 MPa。     

Ni元素添加对Zr-Cu基非晶合金结构及力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备了(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Ag_(0.08)Al_(0.08))_(100-x)Ni_x(x=0,2,4,6)非晶合金试样,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、万能力学试验机和场发射扫描电镜(SEM),研究了Ni元素添加对(Zr_(0.48)Cu_(0.36)Ag_(0.08)Al_(0.08))_(100-x)Ni_x(x=0,2,4,6)结构及力学性能的影响。结果表明:随Ni添加量的提高,该合金内部原子排列有序度提高,非晶形成能力下降,相分离增强并析出纳米级晶体相;晶体相的析出提高了合金的塑性应变、屈服强度和断裂强度。     

铁元素添加对Cu基非晶合金结构及力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备了(Cu_(0.46)Zr_(0.44)Al_(0.08)Dy_(0.02))_(100-x)Fe_x(x=0,1,3,5,7)非晶合金,利用X射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(DSC)、透射电镜(TEM)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Fe元素添加对Cu基非晶合金结构及力学性能的影响。结果表明:Fe元素的适量添加有利于改善Cu_(46)Zr_(44)Al_8Dy_2块体非晶合金的结构,当添加原子分数为1%和3%Fe时,合金为完全非晶结构,并且出现富Fe相和富Cu相两相分离。Fe元素的适量添加有利于提高Cu_(46)Zr_(44)Al_8Dy_2合金的强度和塑性,当添加3%Fe时,块体非晶合金的抗压强度σ_f和塑性ε_p分别达到1835 MPa和0.5%。     

Cu-Zr-Ti基非晶合金中微量Nb添加诱发的微观结构演化以及剪切带增殖

通过铜模吸铸法制备了(Cu_(55.5)Zr_(37)Ti_(7.5))_(100-x)Nb_x(x=0,4,10 at%)合金。系统研究了微量Nb添加对该合金微观结构及力学性能的影响。结果表明,Nb添加明显提高了制备(Cu_(55.5)Zr_(37)Ti_(7.5))_(90)Nb_(10)合金的室温塑性,其中该合金的室温压缩应变达6%。该合金塑性的提高归因于微量Nb添加诱发的微观结构演化,促进了变形过程中剪切带的空间增殖。     

Zr基非晶合金在拉伸条件下流变特征与本构方程

非晶合金的本构方程是其微小元器件成形的基础,由于压缩实验容易实现,因此目前多数研究是以这种方法建立非晶合金本构方程的,而系统地以拉伸实验确立非晶合金的本构方程还未见报道。文中采用铜模铸造法制备了(Zr_(33.2)Ti_(36.1)Ni_(5.8)Be_(24.9))_(91)Cu_9大块非晶合金,分别在不同温度和应变速率下,在非晶合金的过冷液相区对其进行拉伸实验。通过模型和数据分析,建立了非晶合金在拉伸条件下的Maxwell-Pulse本构方程。分析表明,在应变速率为0.5×10~(-3)s~(-1),温度高于622 K,或在622 K,应变速率低于0.5×10~(-3)s~(-1)时,非晶合金具有牛顿流变特征,反之为非牛顿流变。以样品在拉伸时的缩颈规律为基础,通过引入几何修正因子,考虑了缩颈对应力-应变关系的影响,使得Maxwell-Pulse本构方程可以较好的描述(Zr_(33.2)Ti_(36.1)Ni_(5.8)Be_(24.9))_(91)Cu_9非晶合金在过冷液相区的拉伸变形行为。     

Zr含量对非晶合金非晶形成能力及力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备出直径为3 mm的[Zr0.72+x(Cu0.59Ni0.41)0.28-x]88Al12(x=0,0.05,0.1)棒状非晶合金。通过X射线衍射(XRD)、差示扫描热量法(DSC)、微机控制电子式万能力学试验机和扫描电镜(SEM)研究其非晶形成能力与压缩力学性能的变化规律。结果表明:随着Zr含量的提高,合金的过冷液相区宽度ΔTx减小,热稳定性下降;约化玻璃转变温度Trg和参数γ均随着Zr含量的提高而下降,非晶形成能力下降;在x=0时,断裂强度、塑性应变和抗压强度均达到最大值,分别为1 531 MPa、14.61%和1 838 MPa;而在x=0.1时,塑性应变和抗压强度则分别达到最小值5.06%和1 495 MPa;试样的室温准静态压缩力学性能随Zr含量的增加而下降。     

Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金冷轧板相变温度及记忆性能研究

系统地研究了Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金冷轧板的相变温度及记忆性能。随着Zr含量的增加,Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金铸锭相变温度Af升高,在15%Zr(原子分数)时达到228℃,Mf先降低后升高。Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金板材的硬度随冷轧变形量增加而增加,随退火温度升高而降低。对于Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金25%冷轧变形量板材,随退火温度升高,锆的原子分数低于5%时合金板材的Af先降低再升高,Ni_(49)Ti_(41)Zr_(10)、Ni_(49)Ti_(36)Zr_(15)合金板材Af持续升高。随退火温度升高,冷轧板材记忆恢复应变先升高后降低,在500℃时具有最高值,双程可恢复应变升高;随Zr含量增加,可恢复应变降低,双程记忆恢复应变减小。     

通过制备非晶涂覆钢丝提高钢丝抗腐蚀性能（英文）

为了提高钢丝的耐腐蚀性能,使用连续涂覆工艺制备一系列锆基非晶合金(Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5))_(100-x)Nb_x(x=0,3,5,8,at%)涂覆Q195钢丝。相分析结果表明,涂层主要由非晶基体和一些金属间化合物组成;阳极极化实验发现所有非晶涂覆钢丝表现钝化行为,具有高的点蚀破钝电位和低的腐蚀电流。随着非晶涂层中铌含量增加,非晶涂覆钢丝的钝化区宽度增加,点蚀破钝电位升高。电子能谱分析发现,非晶涂覆钢丝抗点蚀性能提升可能与金属铌元素容易钝化,形成稳定钝化膜,同时能够稳定锆、钛,降低相分离有关。     

(Ti_(0.361)Zr_(0.332)Ni_(0.058)Be_(0.249))_(91)Cu_9非晶合金浇注尺寸对力学性能的影响

使用铜模铸造法制备了不同直径的(Ti_(0.361)Zr_(0.332)Ni_(0.058)Be_(0.249))_(91)Cu_9非晶合金。分别采用X射线衍射仪、扫描电镜、力学性能试验机和差示扫描量热仪对合金的相组成、断口、力学性能以及热物性进行了研究。结果表明:所制备的样品均为单一的非晶结构,压缩断口的脉状纹密度随浇注直径的降低而增加。在屈服强度和断裂强度变化不大的情况下,材料的塑性应变由浇注直径为4 mm时的0.33%增加至浇注直径为2 mm时的1.21%。计算和推断了三种浇注直径下的放热焓和自由体积数量,并通过自由体积理论解释了浇注尺寸对材料塑性的影响。     

Si含量对Zr_(50)Ti_(50)合金显微结构及力学性能的影响

采用真空熔炼制备不同成分(Zr_(50)Ti_(50))_(100-x)Si_x(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0 at.%)铸态合金。选用光学显微(OM),X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)对铸态合金的显微结构进行表征。结果表明:Si元素的加入,合金的晶粒尺寸减小,当Si含量为1.5%和2.0%时,合金晶粒明显细化,且均匀;当Si含量大于1.0%时,合金中出现Zr2Si相衍射峰,随着Si量增多,Zr2Si峰强度明显增加。对合金进行压缩性能检测表明:(Zr_(5)0Ti_(50))_(98.5)Si_(1.5)与(Zr_(50)Ti_(50))_(98)Si_2合金抗压强度均大于1400 MPa,且具有较高的塑性,展示了良好的综合力学性能,而(Zr_(50)Ti_(50))_(99)Si_1合金的强度与塑性最差,这是由于Si含量为1.0%时,合金的晶粒较大、且形状不规则所致。此外,合金的硬度与屈服强度的变化是相一致的,Si含量为1.5%时,虽其硬度值略低于未加Si的合金,但也达到较高的值,约400 HV0.2。     

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的制备及其力学性能

利用电弧炉制备一系列(Zr_(51.6)Cu_(48.4))_(100-x)Al_x(x=6.0～10.0, 摩尔分数,%)大块非晶合金,利用示差扫描量热仪、X射线衍射仪和金相显微镜研究Al的含量对其非晶形成能力的影响.结果表明:当铝的含量为9.0%时,合金具有最优的非晶形成能力.适量铝的加入不仅能够抑制初生相CuZr的析出,而且还能有效地抑制其长大.临界冷却速率的经验公式计算结果显示该合金的临界冷却速率为10 K/s,室温压缩力学性能显示其断裂强度为1.9 GPa,且有0.5%的塑性变形,式为韧性剪切断裂.     

微量稀土Dy及Fe/Co比例对FeCoBSiNb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_xCo_(1-x))_(0.72)B_(0.192)Si_(0.048)Nb_(0.04)]_(100-y)Dy_y(x=0.5,0.6,0.7,0.8,0.9;y= 0,1,2,3)块体非晶合金,并采用X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热分析仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)测试块体非晶合金的结构、热稳定性和软磁性能;分析了稀土元素Dy以及不同Fe/Co比例对FeCoBSiNb系合金玻璃形成能力(GFA)、热稳定性及磁性能的影响。结果表明:添加2at%的Dy后,合金的非晶形成能力提高,可制备出φ3mm的[(Fe_(0.5)Co_(0.5))_(0.72)B_(0.192)Si_(0.048)Nb_(0.04)]_(98)Dy_2非晶合金棒,但合金饱和磁化强度(M_s)下降;[(Fe_xCo_(1-x))_(0.72)B_(0.192)Si_(0.04)8Nb_(0.04)]_(98)Dy_2非晶合金随Fe/Co比例从5∶5增加至8∶2时,均能形成φ2 mm的非晶棒,但合金的非晶形成能力呈下降趋势,而其饱和磁化强度随铁含量的增大而提高。     

共格沉淀析出过程的微观结构演化相场法模拟

用铜模吸铸法制备了Zr(65-x)Cu17.5Ni10Al7.5Fex(x=0,1,2,3,4,5,at％)块体合金,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、同步热分析(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Fe对Zr基合金的非晶形成能力、热稳定性及力学性能的影响.结果表明:适量添加Fe元素有利于提高该合金的非晶形成能力和热稳定性,当Fe含量为x=2时,其内部结构为完全非晶结构,并且此成分具有较高的GFA和热稳定性(△Tx=58 K).Fe元素的适量加入也有利于提高该合金的强度和塑性,其中x=2的块体非晶合金的抗压强度σf、断裂应变εf和塑性应变εp分别高达2338 MPa、12.4％和2.0％.     

Tm对锆基块体非晶合金力学性能和腐蚀性能的影响（英文）

采用铜模负压吸铸工艺制备了(Zr_(0.6336)Cu_(0.1452)Ni_(0.1012)Al_(0.12))_(100-x)Tm_x(x=0～5,原子分数)块体金属玻璃(BMG)合金,研究了Tm对合金力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明,当Tm含量增加到3%时,其玻璃形成能力(GFA)和压缩塑性显著提高,但过量Tm会降低GFA。x=3时合金的最大过冷液相区宽度为100 K,抗压强度为1669 MPa,塑性应变为21.01%,远高于Zr_(0.6336)Cu_(0.1452)Ni_(0.1012)Al_(0.12)BMG的各项性能(67 K、1439 MPa和5.90%)。然而,电化学测试结果表明,x=3时的合金在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中的耐腐蚀性不佳,且其耐腐蚀性和力学性能随Tm含量的变化趋势与预期不同。可能是由于过量添加稀土元素Tm,容易形成更多的氧化物,导致点蚀加剧。进一步添加Tm可以提高Zr基BMG钝化膜的完整性和耐点蚀性能,但力学性能不理想。