非晶合金准静态循环加载过程滞弹性行为的反速率依赖性

在几何抑制条件下,对锆基块体非晶试样进行不同加载速率的室温准静态循环加载-卸载压缩实验。结果发现,合金存在明显的滞弹性行为、且滞后环面积与加载速率成反比,这与弹性应力诱发的微观结构演化有关。由于弹性应力诱发的微观结构演化与剪切带的空间增殖密切相关,因此循环加载能量消耗可以作为表征块体非晶合金剪切带空间增殖能力的参数。     

高应变速率下钨丝增强锆基块体非晶合金复合材料的变形行为

利用压力浸渗制备出钨丝增强Zr_(41．25)Ti_(13．75)Ni_(10)CU_(12．5)Be_(22．5)块体非晶合金复合材料,采用应变速率为1×10~(-4) s~(-1)的准静态压缩实验及应变速率为2×10~3s~(-1)的动态压缩实验的方法,研究了在动载荷作用下该复合材料的力学性能．结果表明,准静态压缩时,复合材料的强度约为1980 MPa,与单一块体非晶合金相比并无显著提高．而塑性提高约5倍,达到11．5%;动态压缩时,复合材料的最大抗压强度升至约2648 MPa,塑性则在1．8%—7．5%之间,复合材料的应变速率敏感指数为0．022．在准静态压缩下,复合材料的抗压强度受到残余热应力及钨丝失稳弯曲极限压应力的影响;在动态压缩下,除了热应力的影响外,还受到钨丝剪切断裂以及复合材料正弦型弯曲行为的影响．后两者使复合材料的抗压强度在动态加载条件下升高．     

锆基非晶合金线材的制取

当前利用旋转液中纺丝法和熔液抽出法已能生产Ｐｄ基、Ｆｅ基、Ｃｏ基、Ｎｉ基、Ａｌ基、Ｔｉ基的非晶合金丝材。在市场上已经投放了注有商标品牌的铁基和钴基非晶合金丝材 ,其断裂强度 ( σｆ =3580ＭＰａ)相当于目前强度最高的晶态合金丝材的 1 2倍以上。最近开发成功的具有宽过冷液相区的锆基非晶合金 ,其σｆ 大约为同等弹性模量的晶态合金的 2倍以上。非晶合金是无磁合金而且弹性模量随温度的变化很小 ,弹性极限高并具有牛顿粘滞流动特性。如果能大量生产锆基非晶合金丝材 ,由于其优异的特性而可望获得广泛的应用。因此 ,日本东北大学…     

锆基大块非晶合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

利用电化学方法研究了3种锆基大块非晶合金Zr60Al15Ni25、Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5在1%、3.5%和10%（wt.%）NaCl溶液中的腐蚀行为.极化曲线的测试结果表明,在相同浓度NaCl溶液中Zr60Al15Ni25合金表面形成相对稳定的钝化膜,表现出较好的耐腐蚀能力.元素Cu和Be的添加,降低了合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5和Zr65Al10Ni10Cu15在NaCl溶液中的钝化能力,增加了点蚀的敏感性.失重法研究结果表明3种合金腐蚀速率的大小顺序依次为Zr65Al10Ni10Cu15〉Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5〉Zr60Al15Ni25.利用扫描电镜（SEM）和能量散射X射线谱（EDS）分析了极化后的合金表面,结果表明点蚀孔内部Zr、Al、Ni的选择性溶解和Cu在钝化膜下的富集导致了合金的耐腐蚀性能降低.     

锆基块体非晶合金的力学性能研究进展

本文叙述了锆基块体非晶合金的制备方法，优异的性能，特别是对其力学性能研究领域的最新进展进行了综述。并与传统晶态合金作了适当的对比，锆基块体非晶合金具有优异的力学性能，如弹性比功、超塑性、断裂韧性等，此类合金的应用将不断拓宽。     

锆基非晶合金的研究进展与应用

概括了锆基非晶系的各种体系，介绍了制备锆基非晶的各种方法，综述了锆基非晶的力学性能、物理性能及抗腐蚀性能。分析了锆基非晶在晶化过程中的热稳定性和动力学，以及晶化过程中的纳米晶、准晶与组织、结构的变化，并对锆基非晶合金的应用进行了评述。     

不同GFA锆基非晶的内耗行为

利用内耗法研究了5种不同GFA(非晶形成能力)的锆基非晶(分别为Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)、Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)、Zr_(45)Cu_(45)Ag_5Al_5、Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu1_(7.5)、Zr_(57)Ti_5Al_(10)Cu_(20)Ni_8的力学行为,探索了内耗与GFA之间的关系。内耗温度曲线结果表明,GFA越大,非晶试样所产生的内耗峰值越高,且通过计算过冷液相区的激活能与从内耗的物理意义相联系,提出了一个表征同种体系GFA的新参数—内耗峰峰值。此外根据内耗频率曲线考察了不同GFA的锆基非晶的力学弛豫行为,GFA越大,其在过冷液相区内原子失稳的数量越多,力学弛豫时间越短。     

寿宁三祥锆基非晶合金项目开工

福建省重点项目--寿宁三祥锆基非晶合金项目举行开工。项目由东莞宜安科技股份有限公司与三祥新材股份有限公司合资建设,总投资6亿元,分3期建设。2020年3月6日,双方签署协议合资设立宁德三祥液态金属科技有限公司,合作投资锆基非晶合金(液态金属)项目。     

锆基大块非晶合金的晶化动力学研究

利用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射法(XRD)研究了非晶合金Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的晶化动力学情况.结果表明,在恒速升温情况下,随着升温速率的加快,非晶合金的特征温度TgTxTp均向高温区移动,其过冷液相区的宽度也逐渐增加,表明非晶合金的玻璃转变和晶化均具有动力学效应;在等温晶化情况下,利用JMA方程计算出两种合金的Avrami指数和有效激活能,由此得出这两种合金的晶化同为受扩散机制控制的形核率随时间增加而下降的晶化过程;并且非晶合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的热稳定性要强于Zr65Al10Ni10Cu15,经过分析认为,造成这一现象的主要原因是原子半径较小的Be原子与合金中的其它原子组成紧密的堆垛结构,抑制了合金元素的长程扩散.     

锆基块体非晶合金剪切带扩展过程的“应变硬化现象”

选择典型的锆基块体非晶合金Vit.105(Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5),采用小高径比准静态压缩试验,对合金进行两种不同方式的加载。通过对不同变形模式试样自由体积及维氏硬度的测定,研究了非晶合金的应变诱发体积扩张特性;讨论了剪切带空间增殖的微观机制。结果表明,非晶合金中应变诱发体积扩张过程发生于剪切带外部仅经受弹性应变的区域;剪切带扩展是一个"软化-硬化"的动态过程,这为剪切带的空间增殖创造条件。     

载荷对锆基大块非晶合金往复直线滑动摩擦磨损行为影响研究

研究了载荷对Zr_(55)Cu_(30)Ni_5Al_(10)大块非晶合金往复直线滑动摩擦磨损行为的影响。研究表明,随着载荷增加,平均摩擦系数下降,但磨痕宽度增大。磨痕呈平滑直线型犁沟,载荷越大,磨损越严重;载荷较小时,非晶合金呈典型的轻微咬合或咬焊、连续磨损机理,随载荷增大,咬合或咬焊及粘着磨损作用机理增强,呈连续磨损、咬合或咬焊及粘着磨损共同作用机理。     

Cu基块体非晶合金的力学行为

铜基大块非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6与Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2具有高的压缩断裂强度,分别为2212MPa与2286MPa;伸长率均达到2.1%。断口微观形貌分析表明,Cu基大块非晶合金具有3种不同类型的微观形貌,分别与断口的3个断裂扩展区域相对应,并且观察到绝热升温导致的断面局部熔化现象。显微硬度与纳米压痕测试证实了非晶合金的弹塑性变形机制。     

含钴锆基块状非晶合金的制备与力学性能

采用水淬法制备了Zr—Ti—Cu—Ni—Be—Co块状非晶合金(BMGs)。使用XRD进行相分析，采用热分析仪进行玻璃转变温度、晶化温度和热稳定性等的测定，用SEM观察试样压缩后的外表面和断口形貌。研究了Co对Zr—Ti—Cu—Ni—Be合金非晶形成能力(GFA)、热稳定性及力学性能的影响。结果表明：含Co的所有Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs都有1个明显的玻璃转变点和宽的过冷液相区(△T）。Zr38Ti17Cu10.5Co12Be22.5合金具有和Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5合金相当的△T；Co的添加明显提高Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs的力学性能，含Co量大于10at％的Zr—Ti—Cu—Ni—Be BMGs的压缩断裂强度（σf）超过2000MPa，Zr38Ti17Co22.5Be22.5合金的σf达到2230MPa，比Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5合金的σf提高23％。     

锆基非晶合金与金属纤维网的复合工艺研究

采用压差铜模吸铸法在水冷铜坩埚中成功制备了铜网、不锈钢网与锆基非晶合金复合的新材料,采用x射线衍射及金相试验对其结构进行了表征,通过准静态力学性能试验对样品的力学性能进行了研究,并对准静态力学性能试验产生的压缩断口进行了扫描分析.结果表明,在不同吸铸功率下制备的样品中,吸铸功率为8 kW时材料的综合力学性能最好,其压缩极限强度达到1 542 MPa,弹性应变为2.9％,塑性应变为10.6％,其断口扫描图中出现的与塑性相关的脉状纹不断增多,甚至交互成韧窝.     

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.     

钨纤维增强锆基块体非晶复合材料的黏弹性响应

基于均匀化理论建立了计算具有微观周期性结构的钨纤维增强锆基块体非晶复合材料的黏弹性力学模型;结合有限单元法在拉氏域中计算了该复合材料的等效松弛模量,用最小二乘法拟合得到用Prony级数表示的松弛模量;并进一步得到拉氏域中的蠕变柔量;然后进行拉氏逆变换,得到时间域内的等效复合模量和蠕变柔量;分析了钨纤维体积分数对复合材料等效黏弹性能的影响。结果表明,将均匀化理论与有限元方法相结合能有效地预测具有微观周期性结构的钨纤维增强锆基块体非晶复合材料的黏弹性能,进而有效地优化该类复合材料性能。     

锆基非晶合金电解质等离子体抛光工艺及废液处理

电解质等离子体抛光技术在非晶合金结构件的应用仍处于探索阶段,而且会产生含较高浓度的重金属和氟离子废液。为了提高锆基非晶合金结构件的表面质量以满足其使役性能,研究抛光时间、工作电压、硫酸铵浓度、初始温度、工件入水深度、阳极挂具材料等电解质等离子体抛光工艺参数对锆基非晶合金表面粗糙度、晶化情况的影响,并利用正交试验进行参数组合优化,对比不同参数对于表面粗糙度的影响显著程度。最后针对抛光后废液污染的问题,探究并配套合适的废液处理方案。结果表明：影响抛光后材料表面质量因素的显著程度为抛光时间>工作电压>初始温度>硫酸铵浓度,最优抛光工艺参数组合为抛光时间8 min,工作电压220 V,初始温度88℃,硫酸铵浓度为5%,此时表面粗糙度为0.103μm。经化学混凝沉淀法和离子交换树脂法组合工艺处理后,出水废液中的重金属和氟离子浓度均能达国家电镀污染物排放标准。研究成果可为电解质等离子体抛光在锆基非晶合金的实际生产提供工艺指导,有助于推广锆基非晶合金结构件的产业化应用,促进锆基非晶合金的大规模工业生产。     

球墨铸铁基非晶合金的形成及腐蚀行为

采用熔态旋淬法制备了耐腐蚀球墨铸铁(QT)基(QT0.992B0.008)99-xAl1Crx(x=0.5,1,2,3,4,6,8%)非晶合金。该系非晶合金在升温过程中没有出现玻璃转变温度,随Cr含量的增加晶化温度逐渐升高。高Cr含量的QT-B-Al-Cr非晶合金在3%NaCl和0.5mol/LH2SO4溶液中具有优异的耐腐蚀性能。随着Cr含量的增加,合金的腐蚀速率和钝化电流密度均降低,耐腐蚀性能提高。QT-B-Al-Cr非晶合金的饱和磁感应强度为0.9～1.35T,并随着合金中Cr含量的增加而降低。