镁基大块非晶合金在深过冷液相区的塑性变形

研究了Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金在玻璃转化温度Tg附近及深过冷液相区的等温压缩变形行为。结果表明，Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的塑性变形与加热温度和加载时间紧密相关。在423K时该大块非晶合金具有一定的塑性，而在深过冷液相区则具有良好的塑性。通过系列试验，得出了Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的最佳加热温度为443～463K，加载时间约10min。对大块非晶合金在变形过程中的结构变化的分析表明，在本试验条件下，压缩变形对Mg65Cu25Y7Nd3大块非晶合金的晶化过程没有明显的影响。     

非晶态Ni80P20合金的玻璃转变和过冷液体性质

镍磷(Ni_(80)P_(20))金属玻璃是最典型和被研究最多的金属玻璃成分之一。然而,由于镍磷金属玻璃在加热过程中玻璃转变过程被晶化所阻断,到目前为止其过冷液体性质还没有被探测和表征。本工作通过具有高升温速率的超快量热仪,避免了Ni_(80)P_(20)金属玻璃在玻璃转变过程中的晶化,直接探测其整个玻璃转变过程和一定温度宽度的过冷液相区,为揭示其超冷液体性质提供了可能。通过超快量热测量,获得了Ni_(80)P_(20)金属玻璃在5个数量级升温速率变化下的相形成规律和液体脆度,它的超冷液体展现出比大部分块体金属玻璃更"脆"的一种液体行为,这种"脆"性液体行为可能导致其差的玻璃形成能力。     

高密度脉冲电流对Fe-B共晶合金熔体过冷度的影响

采用熔融玻璃净化加循环过热相结合的深过冷技术及高密度脉冲电流作用于金属熔体的方法,研究了Fe-B共晶合金深过冷条件下及脉冲电流作用下的凝固组织。通过DSC方法分析了高密度脉冲电流对Fe-B共晶合金熔体过冷度的影响。结果表明,高密度脉冲电流作用下的凝固组织与深过冷条件下的凝固组织形貌类似,且两种实验条件下获得的过冷度基本相同,证明了脉冲电流可以对金属熔体实现深过冷。     

块体金属玻离的开发和应用

过渡金属基块体金属玻璃 下表列出了过渡金属基块体金属玻璃的主要特性。Pt-Pd-Cu-P块体玻璃合金具有很低的Tg（约500K）、宽广的过冷液相区（〉90K）和高的耐蚀性。很适于在过冷液相区粘滞流变加工。日本东北大学开发的水雾化制粉技术，能够大量生产粒度自0．1至2mm的Fe基玻璃合金，月生产能力达20t。     

试样尺寸对镁基块体金属玻璃压缩力学行为的影响

研究试样直径和高径比对3种镁基块体金属玻璃Mg65Cu25Gd10、Mg65Cu20Ni5Gd10和Mg75Ni10Gd10压缩变形行为的影响,探讨镁基块体金属玻璃断裂模式的转变机制。压缩应力—应变曲线和断口扫描电镜观察结果表明:镁基块体金属玻璃Mg65Cu25Gd10、Mg65Cu20Ni5Gd10和Mg75Ni10Gd10在压缩条件下可在3个不同的变形阶段发生断裂,第1个是弹性变形阶段,在此变形阶段金属玻璃都以解理方式断裂,无塑性;第2个变形阶段的断裂为解理和剪切混合方式断裂,金属玻璃具有一定的剪切塑性变形;第3个变形阶段为稳定剪切锯齿塑性流变阶段,在此变形阶段金属玻璃都是以剪切方式断裂,具有稳定的塑性变形;镁基块体金属玻璃的断裂模式与尺寸有关,减小试样的直径和高径比都有利于块体金属玻璃由解理断裂向剪切断裂的转变,强度和塑性也相应地得到提高。     

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.     

Fe55Ni2Cr12Mo10Y2B6C13块体非晶合金的热膨胀行为

本文采用铜模吸铸法制备直径为4mm的块体非晶合金Fe55 Ni2 Cr12 M010 Yo12 B6 C13,对非晶合金在298K-1073K温度区间的热膨胀行为进行了分析.非晶合金的膨胀系数在室温至接近玻璃转化温度区间没有发生明显的变化;当温度超过Tg后,由玻璃态进人过冷液相区,粘度急剧增加,膨胀系数增高;在T>Tg...     

高强韧Ti-Ni基块体金属玻璃复合材料高温变形行为

采用水冷Cu坩埚悬浮熔炼-Cu模吸铸法制备了Ti-Ni基块体金属玻璃复合材料(BMGCs)试棒,研究了合金的微观组织、热力学行为以及室温和高温力学性能。结果表明,该铸态合金组织由非晶基体和过冷奥氏体及热致马氏体组成,且晶体相尺寸由表及里增大。在室温压应力加载时,合金表现出优异的综合力学性能,其屈服强度为1286 MPa,断裂强度为2256 MPa,且塑性应变为12.2%。在过冷液相区压应力加载时,合金在高的变形温度和低应变速率下,表现出近Newtonian流变特征,其最佳变形温度为T480℃且与过冷液相区(SLR)的交集部分。温度为560℃、应变速率为5×10-4s-1时,合金应力敏感指数m和能量耗散率y分别为0.81和0.895。     

长径比和加载速率对铜基块体金属玻璃室温力学性能的影响（英文）

通过单向压缩实验在试样长径比(H/D)和加载速率分别为1:1~2.5:1和1×10~(-5)~1×10~(-2)s~(-1)的条件下对Cu_(50)Zr_(40)Ti_(10-x) Ni_x(0≤x≤4,摩尔分数,%)块体金属玻璃的室温力学性能进行了系统研究。在长径比为1:1的情况下,当加载速率为1×10~(-4)s~(-1)时,Cu_(50)Zr_(40)Ti_(10)块体金属玻璃表现出超塑性;而Cu_(50)Zr_(40)Ti_(10-x) Ni_x(x=1~3,摩尔分数,%)块体金属玻璃在加载速度为1×10~(-2)s~(-1)的条件下出现超塑性;塑性应变(ε_p)、屈服强度(σ_y)和断裂强度(σ_f)显著地依赖于长径比和加载速率;当加载速率为1×10~(-2)s~(-1)时,长径比为1:1的块体金属玻璃的屈服强度几乎与其他长径比的块体金属玻璃的断裂强度接近;另外,本文作者也探讨了铜基块体金属玻璃力学性能对加载速率和长径比的响应机理。     

Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金的制备

采用差压铸造法成功制备了圆棒状与板片状的Cu417Ti34Zr11Ni8块体非晶合金，研究了合金的热稳定性。在试验条件下，Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金棒状试样的最大直径可达3mm，板片状试样的最大厚度可达1mm。该成分块体非晶合金具有良好的热稳定性，其玻璃转变温度Tg=672K，晶化温度Txl=735K，过冷液相区△Tx=63K，约化玻璃温度Trg=0．575。     

High Temperature Deformation Behavior of High Strength and Toughness Ti-Ni Base Bulk Metallic Glass CompositesEI北大核心CSCD

Room-temperature brittleness and strain-softening during deformation of bulk metallic glasses, and limited processability of shape memory alloys have been stumbling blocks for their advanced functional structural applications. To solve the key scientific problems, a new shape memory bulk metallic glass based composite, through the approach using transformation-induced plasticity (TRIP) effect of shape memory alloys to enhance both ductility and work-hardening capability of metallic glasses, and superplasticity of bulk metallic glass in supercooled liquid region to realize near net forming, was developed in this work. And the Ti-Ni base bulk metallic glass composites (BMGCs) rods were prepared by the levitation suspend melting-water cooled Cu mold process. Microstructure, thermal behavior, mechanical properties and high temperature deformation behavior of the alloy were investigated. The results show that the as-cast alloy microstructure consists of amorphous matrix, undercooled austenite and thermally-induced martensite. Besides, the size of the crystal phase precipitated on the amorphous matrix in-creases from the surface to the inside. The alloy exhibits excellent comprehensive mechanical properties at room temperature. The yield strength, fracture strength and the plastic strain of alloy are up to 1286 MPa, 2256 MPa and 12.2%, respectively. Under compressive loading in the supercooled liquid region, the composite exhibits approximate Newtonian behavior at lower strain rate in higher deformation temperature, and the optimum deformation temperature is T>480 degrees C and the intersection part with supercooled liquid region (SLR). When the temperature is 560 degrees C and the strain rate is 5x10(-4) s(-1), the stress sensitivity index m and the energy dissipation rate Psi are 0.81 and 0.895, respectively. Furthermore, the volume of activation is quantified to characterize the rheological behavior.     

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)大块非晶合金在过冷液相区内虚拟应力模型的改进

针对描述非晶合金在过冷液相区流动行为的虚拟应力模型虽然能定性分析应力-应变关系,但定量计算误差很大的问题,以Zr55Al10Ni5Cu30为例,采用MATLAB遗传算法优化弹性模量、最大应力和最大松弛时间,提高了模型对应力峰值及稳态应力值的计算精度;提出时间调整因子概念,可提高对应力变化历史描述的准确度;改进后的虚拟应力模型与Zr55Al10Ni5Cu30大块非晶合金单轴压缩实验的结果吻合较好。     

镁基大块非晶合金在过冷液相区流变行为本构关系

研究了Mg60Cu30Y10大块非晶合金在过冷液相区的流变行为.结果表明:随着温度升高和应变速率增加,平衡态的牛顿流转变为非平衡态的非牛顿流;其流变行为对于温度和应变速率非常敏感.由粘度与应变速率的关系,根据Arrhenius型VFT方程,确定了流动应力、应变速率和温度的关系.Mg60Cu30Y10大块非晶合金在过冷液相区的流变性能依赖于温度与变形速率,其微观机制可由自由体积模型解释,为大块非晶合金流变成形工艺的实现提供理论依据:温度高于玻璃转变温度以后,自由体积的增加使非晶合金变形过程中能够移动的原子数目随之增加,自由体积周围的原子沿外力的作用方向移动,即宏观上的塑性流变行为.应变速率增加,由热激活引起的自由体积增加不能满足更多原子流变所需的空间体积,导致牛顿流向非牛顿流转变.     

镁基块体金属玻璃基复合材料研究

在空气中采用普通铜模浇铸法制备了两种成分的Mg-Cu-Al-Y金属玻璃复合材料(Mg65Cu23Al2Y10和Mg65Cu20Al5Y10)试样。XRD分析表明,随着Al的加入,原本的非晶“馒头峰”上出现了晶体增强相的尖锐峰;DSC曲线中晶化放热峰表明两种合金基体为非晶态结构,相比于纯玻璃态时,复合材料的玻璃转变温度和初始晶化温度均下降,过冷液相区变窄,同时表现为多级晶化;尽管两种合金的成分只有细微差别,但微观组织却相差很大,当Al含量为2%时,显微组织中有明显的针状组织存在,而Al含量为5%时,为粒状组织。显微硬度测试表明:当Al含量为2%时,硬度值明显提高,均值达到了276HV,比完全非晶态下的硬度值高出42HV。     

Deformation of metallic glasses with special emphasis in supercooled liquid region

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｅｎｓｉｖｅｅｆｆｏｒｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｖｅｒｔｈｅｐａｓｔｄｅｃａｄｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅａｎｓｔｏｓｌｏｗｄｏｗｎｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅ     

微量添加Fe元素对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响(英文)

使用水淬法制备含微量Fe元素的CuZrAl块体金属玻璃。使用X射线衍射(XRD)检测其结构;采用DSC研究Fe元素的添加对块体金属玻璃热稳定性的影响,微量添加Fe元素显著拓宽了过冷液相区。Cu44Zr48Al7Fe块体金属玻璃的塑性应变约为1.5%。使用透射电子显微镜(TEM)观察其微观结构,结果发现,添加1%～2%Fe(摩尔分数)的CuZrAl合金中出现了相分离的富CuZr非晶相。     

陶瓷颗粒增强Mg65Cu20Zn5Y10块体金属玻璃复合材料

在块体玻璃形成合金Mg65Cu20Zn5Y10中添加10％(体积分数)的SiC或15％的TiB2陶瓷颗粒，经铜模浇铸形成块体金属玻璃复合材料．这些第二相颗粒的引入对基体合金的玻璃形成能力未产生明显的不良影响．陶瓷第二相颗粒弥散分布于金属玻璃基体上．复合材料的轴向压缩断裂强度达到1GPa，为Mg65Cu20Zn5Y10块体金属玻璃的1．2倍．Mg65Cu20Zn5Y10块体金属玻璃的断裂发生于弹性形变阶段，断裂前几乎观察不到塑性形变．与之相对照，含有TiB2颗粒的复合材料断裂前可表现出约0．9％的塑性应变．     

Deformation behavior and indentation size effect of Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Si16.3 bulk metallic glass at elevated temperatures

Instrumented nanoindentation was conducted on an Au₄₉Ag_5.5Pd_2.3Cu_26.9Si_16.3 bulk metallic glass from room temperature to supercooled liquid region. It was found that the hardness decreases as the depth of the indentation increases at a modest loading rate (e.g. ～0.5 mN s^?1), which is known as the indentation size effect (ISE). The transition from inhomogeneous to homogeneous flow was clearly observed at the glass transition temperature. However, the deformation behavior of the metallic glass in the supercooled liquid region showed strong loading rate dependence. The deformation mode changed from homogeneous to inhomogeneous, and even exhibited a reverse indentation size effect when the loading rate was sufficiently high (i.e., ≥10 mN s^?1 in the study). The different deformation behaviors and indentation size effects at various temperatures and loading rates are discussed in terms of free volume theory.     

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。