强烈塑性变形方法制备块体金属纳米材料

介绍了强烈塑性变形制备块体金属纳米材料的主要方法，分析了利用强烈塑性变形方法制备块体金属纳米材料的微观结构和性能。     

Mg—Cu—Zn—Y块体金属玻璃的形成

采用Zn元素部分替代易形成玻璃合金Mg65dCu25Y10中的Cu元素,形成Mg65Cu20Zn5Y10合金,添加Zn元素可显著提高合金的玻璃形成能力,通过熔体铜模浇铸可制备出直径为6mm的Mg65Cu20Zn5Y10金属玻璃圆棒,与无Zn合金相比较,Mg65Cu20Zn5Y10四元金属玻璃的晶化转变更为复杂,晶化过程由四步完成,尽管过冷液态温度区间△Tx减小,但约化玻璃转变温度Trg值略有增加。     

块体金属玻璃的开发和应用

金属玻璃的发展有史以来的数千年间，厚度、直径在数mm以上的大块金属材料无一例外全是结晶型材料，但自上世纪90年代以来，既使采用缓冷凝固方法也能获得原子无序排列的即具有玻璃结构的大块金属。形成这种稳定的过冷液态金属玻璃应满足033元素以上组成，②三组元原子尺寸差大于12％，③三组元有负的混合热。满足上述3条件的金属液体构造具有①高密度填充结构，②新的局域原子排列，③长程均匀排列状态等特点。     

镁基大块金属玻璃的研究进展及其制备

介绍了镁基大块金属玻璃的发展、合金体系选择依据、制备方法、各种独特性能及其最新研究进展。总结出Mg-TM-Ln合金体系是最具潜力的镁基大块金属玻璃体系。介绍了目前镁基大块金属玻璃的研究重点及其发展趋势。     

Zr基块体金属玻璃的形成和性能

研究了一系列具有很强非晶形成能力（ＧＦＡ）和优异性能的块体金属玻璃（ＢＭＧ）及含有纳米晶的ＢＭＧ的制备过程,结果表明,对掺碳的Ｚｒ／Ｔｉ基ＢＭＧ,当碳含量（原子分数,％,下同）,在１－２时,合金具有很宽的过冷液相区（ＳＬＲ,晶化开始温度Ｔｘ和玻璃转变温度Ｔｇ之间的温区）和较高的约化玻璃转变温度Ｔｒｇ（Ｔｒｇ＝Ｔｇ／Ｔｍ）;当碳含量增至３－８时,合金为含有纳米晶ＺｒＣ的ＢＭＧ基复合材料。加Ｆｅ的Ｚｒ     

微量元素对铜基块体金属玻璃形成能力的影响

研究微量元素的种类与添加量对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力的影响。X射线衍射仪和差示扫描量热仪的研究表明,添加2at%的Ag、Ti、Y或Nd都可以提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力;6at%的Ag替代Cu,金属玻璃棒的临界直径可从2mm增加到4mm;而复合添加2at%的Ag和Y也可以明显提高Cu55Zr38Al7的玻璃形成能力。所以,替代化学性质相似的元素或者扩大合金系的原子尺寸范围可显著提高铜基块体金属玻璃的形成能力。     

电磁振动对Fe-Co-B-Si-Nb块体金属玻璃的影响

固定的和（或）交变的电场与磁场以各种方式的联合作用，已被广泛用于改善像液体搅拌和压力加工之类工艺过程。日本名古屋的国家先进工业科学和技术研究所的科研人员发现Fe-Co-B-Si-Nb合金的玻璃形成能力，随着对其熔体电磁振动强度的增高而提高，电磁振动强度对于金属熔体凝固过程的影响不同于冷却速度所产生的作用，但对其作用效果的研究还很肤浅。     

四元锆基块体金属玻璃

在最近十几年来开发了为数众多的新型多元块体非晶合金，这些合金都具有低的临界冷却速度（～10K／s）和直径大至70mm左右的完全非晶态棒材。新近开发的Zr56Cu22Fe8Al12四元锆基合金具有很好的玻璃形成能力和压缩变形塑性，是一种很有发展前景的非晶态合金，因此日本国立材料科学研究所新近进一步研究了这一非晶态合金的改良效果，通过添加微餐Co和Ag对其性能的影响。研究用的合金是采用高纯度金属锆、铜、银、钴、铁和铝配成的原料，     

镁基大块金属玻璃的制备及研究进展

介绍了镁基大块金属玻璃的发展、合金体系选择依据、制备方法、各种独特性能以及最新研究进展.由此总结出Mg-TM-Ln合金体系是最具潜力的镁基大块金属玻璃体系.最后阐明了目前镁基大块金属玻璃的研究重点及发展趋势.     

Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃的摩擦焊焊接

采用摩擦焊对Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃进行了焊接,当焊机主轴转速为4.0×103-5.0×103 r/min,摩擦压力为80-100 MPa,摩擦时间为0.2-0.4 s,顶锻压力和保压时间分别为200 MPa和2 s时,能够成功实施Zr55Al10Ni5Cu30金属玻璃的焊接.用SEM,XRD和TEM观察分析未检测到晶化相,焊缝处金属仍保持非晶状态.金属玻璃的塑性在玻璃转变点Tg附近随温度变化很大,在Tg以上具有良好的塑性变形能力,这是实施摩擦焊焊接的重要基础.     

钨颗粒增强大块非晶复合材料

利用不锈钢管水淬法制备出直径为10mm、钨颗粒体积分数达60％的非晶基复合材料。RXD分析表明，除元素W峰外，没有发现其它晶态相的析出。单轴压缩实验表明，复合材料能大幅度提高非晶合金的塑性应变。对非晶复合材料塑性变形机理进行了讨论。     

(Cu50Zr50)92Al8块体非晶合金高温塑性变形过程中的晶化行为

采用水冷铜模吸铸法制备直径2mm的(Cu50Zr50)92Al8块体非晶合金。利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)对该非晶合金的结构及热力学参数进行表征。利用万能试验机在过冷液相区内对该非晶合金进行压缩变形,研究变形量(20%,60%和80%)对非晶合金显微结构和热稳定性的影响。结果表明,塑性变形使得该非晶合金的热稳定性降低,并导致其部分晶化,其晶化程度取决于合金的变形量的大小,当变形量为80%时,该合金的XRD图谱中出现了明显的晶化峰。晶化相的析出使得变形后的非晶合金的显微硬度有明显提高。     

激光表面处理对工业级锆基块体非晶合金塑性变形能力的影响

目的 针对工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5块体非晶合金受到原材料中杂质元素和制备环境中氧元素的影响,其本征塑性变形能力较差的问题,研究激光表面处理对工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5块体非晶合金在压缩和拉伸条件下塑性变形能力的影响。方法 采用低纯原料制备工业级母合金锭子,利用铜模铸造法在低真空环境下制备工业级非晶合金试样,采用激光法对试样进行表面处理,利用万能试验机对激光处理试样的压缩和拉伸力学性能进行测试。通过X射线衍射仪和电子探针对试样的微观组织结构进行表征,采用扫描电镜对力学测试失效后试样的形貌进行微尺度观察。结果 经激光表面处理后影响区的深度约为150 μm,在影响区内铜元素的含量有所降低,但依然为非晶结构。在压缩条件下,未经激光表面处理的工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5块体非晶合金的塑性应变为0,断裂强度为1 534 MPa。经过激光表面处理后,试样具有1%的塑性应变,屈服强度为1 337 MPa,断裂强度为1 562 MPa。在拉伸条件下,激光表面处理前后工业级块体非晶合金的塑性应变均为0,断裂强度也无明显变化,其平均值为1 379 MPa。结论 通过激光表面处理在工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5块体非晶合金试样表面引起的成分变化和引入的残余应力状态,能够有效促使压缩载荷作用下剪切带的萌生,提高其压缩塑性变形能力。     

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．     

Nd60Al10Fe20Co10金属玻璃的变形行为

利用材料测试系统(MTS)、X-Ray衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段研究了Nd基大块金属玻璃的变形行为和断裂特征.Nd基大块金属玻璃样品在室温下是脆性断裂,大约在500 K时变形模式从非均匀变形转变为均匀变形,在523 K以上表现出显著的塑性变形.在5×10-4 m/s的应变速率下,这种Nd基大块金属玻璃材料在523 K～600 K之间出现明显的屈服应力下降现象,随后进入1种稳定的粘性流动状态,而且这种屈服下降现象与温度和应变速率有关.这种在过冷液相区的变形行为与其他大块金属玻璃变形特征相似.合金的这种塑性变形行为表明了其存在稳定的过冷液相区,同时对其变形行为的研究有助于进一步了解Nd基大块金属玻璃的反常热稳定性.     

一种高强度铁基非晶合金

在铜模铸造条件下制备了直径为5mm的Fe48-xNixCr15Mo14C15B6Y2(x=1,3)和7mm的Fe46Ni2Cr15Mo14C15B6Y2的块状非晶合金。通过XRD和DSC分析,Fe48-xNixCr15Mo14C15B6Y(x=1,2,3)非晶合金的过冷液相区宽度分别为43.8℃、46.1℃和35.2℃。经力学性能测试,压缩断裂强度分别达到了2997MPa、2881MPa和2850MPa。     

一种新型Nd基块体非晶合金

在铜模铸造条件下制备了直径2．5mm的Nd61Fe30Zn9块状非晶合金．在普通DSC条件下，没有观察到这种合金的玻璃转变温度，晶化温度为730K，比Nd60Fe30Al10非晶合金的晶化温度低约70K，因此该合金的热稳定性较低．熔化行为分析表明，合金Nd61Fe30Zn9的熔化过程为单峰吸热过程，且熔化区间仅为54K，说明该合金的成分接近合金的共晶成分，但母合金的自然凝固组织不具有共晶凝固特点，表现为粗大的枝晶状组织．讨论了成分和组织对合金非晶形成能力的影响．     

具有良好室温塑性的ZrCuNiAlNb块体非晶

在脆性的ZrCuNiAl块体合金中添加Nb,获得新型的Zr60.59Cu15.78Ni10.73Al10.75Nb2.15非晶合金。通过XRD、DSC及HRTEM对合金的结构及热力学参数进行测定,并采用静态压缩实验研究其力学性能。结果表明：合金在XRD和DSC精度范围内呈现非晶态特征,但HRTEM结果显示其析出少量1~2 nm的纳米晶。Nb的添加还显著降低了合金的结晶激活能,有利于形变过程中纳米晶的进一步形核。纳米晶的存在增加了剪切带的形核位置,阻碍和钝化剪切带扩展,并诱发剪切带分叉及新剪切带形成,提高了合金的室温塑性。该块体非晶的屈服强度为1850 MPa,平均塑性应变为11.95%,最大塑性应变达到25.37%,最小塑性应变为2.95%,并具有应变硬化现象     

Ti基大块金属玻璃的研究与应用

阐述了Ti基大块金属玻璃(BMG)的成分设计原则及制备方法，并对Ti基非晶合金及其部分晶化复合材料的力学性能及断裂机理进行了评述。结果表明：Ti基大块金属玻璃具有较高的断裂强度、弹性延伸率及一定的塑性延伸率，而经过部分晶化获得的非晶合金基纳米颗粒复合材料，其室温塑性获得很大的改善。在此基础上探讨了该合金目前所存在的问题、研究热点以及其应用前景。