Ti-（Cu，Ni）-Sn合金形成金属玻璃的成分优化及其相关联的共晶反应术

采用“3D法”,系统地研究了Ti-（Cu1-xNix）-Sn（0.20≤x≤0．30,原子分数,下同）四元合金的玻璃形成能力对成分变化的依赖性．确定玻璃形成能力最佳的合金为Ti38Cu37．8Ni16.2Sn8,Cu模吸铸形成金属玻璃棒材的临界直径接近1mm．该金属玻璃的过冷液态温度区间宽度△Tx为56K,约化玻璃转变温度Eg为0．57．对电弧熔炼Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8合金微观结构的研究表明,合金熔体的凝固主要经历伪二元共晶反应：L→Ti5Sn3Cu＋TiCuNi．     

微量元素对Cu-Zr-Al块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响

研究微量元素Ag、Ti、Ga、Ni和Sn对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响。结果表明:添加2%(摩尔分数)的Ag、Ti或Ga均可以提高Cu55Zr38Al7合金的玻璃形成能力;用6%的Ag替代Cu,玻璃棒的临界直径可从2 mm增加到4 mm;因此,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对提高玻璃形成能力具有显著的效果;然而,添加微量元素均不同程度地降低Cu-Zr-Al金属玻璃的硬度。断口表面形貌显示;微量相似元素替代影响基体在压缩过程中剪切带的繁殖;在微量元素替代的伪四元铜基块体金属玻璃中,2%Ti和2%Ag替代可分别获得最大压缩强度2 163 MPa和最大压缩应变8.7%。因此,通过添加微量元素可以调谐金属玻璃的玻璃形成能力和力学性能。     

Ni-Ti-Zr-Al-Cu-Si块体非晶合金的形成及压缩性能

利用DSC，DTA，XRD研究了NiTiZrAlCuSi块体非晶合金的形成。采用铜模铸造工艺使块体金属玻璃最大直径从Ni42Ti25Zr25Al8合金的小于0．5mm增加到Ni42Ti20Zr25Al8Cu5的1mm，然后增加到Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金的4mm。在Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5和Ni42Ti20Zr20.5Al8Cu5Si4.5合金中获得最大的约化玻璃转变温度Trg（=Tg／T1）及最大的过冷液相区△Tx（=Tx-Tg），分别为0．570和93K。Si显著增加玻璃形成能力主要是抑制引起异质形核的Ni（TiZr）相和（TiZr）（CuAl）2相的形成。室温压缩实验表明：Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金抗压断裂强度为2724MPa。     

Ta，b和MoTi50Ni20Cu25Sn5非晶合金玻璃形成能力的影响

利用旋转铜辊急冷法和铜模铸造法制备非晶合金薄带或圆棒，并采用X衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和差示热分析仪(DTA)研究了Ta，Nb和Mo对Ti50Ni20Cu25Sn5非晶合金玻璃形成能力(GFA)的影响。结果表明，Ta的添加提高了Ti50Ni20Cu25Sn5合金的GFA，Mo的添加降低了该合金的GFA，Nb的添加剂对该合金的GFA没有明显的影响；含Ta合金具有超过60K的宽过冷液态区(△Tx)，且其约化玻璃转变温度因子(Tg／Tm)大于含Nb合金和含Mo合金；采用常规铜模铸造法制备出了直径为lmm的(Ti0.5Ni0.2Cu0.25Sn0.05)98Ta2和(Ti0.5Ni0.2Cu0.5Sn0.05)96Ta4块状非晶圆棒；(Ti0.5Ni0.2Cu0.25Sn0.05)98Ta2块状非晶圆棒的Tg，△Tx和Tg／Tm分别为678K，84K和0．60，而(Ti0.5Ni0.2Cu0.25Sn0.05)96Ta4块状非晶圆棒的Tg，△Tx和Tg／Tm分别为680K，70K和0．60。     

Ti-Cu-Ni三元大块非晶合金的制备与力学性能

采用铜模喷铸法成功制备出成本较低、直径为2 mm的Ti基Ti50Cu42Ni8大块非晶合金.利用XRD、DSC及SEM等手段研究了Ti50Cu50-xNix(x=5, 8, 11)合金的非晶形成能力、力学性能与变形行为.结果表明:Ti50Cu42Ni8大块非晶合金具有明显且较高的玻璃转变温度Tg(659 K)、晶化初始温度Tx(716 K)、宽的过冷液相区ΔTx=Tx－Tg(57 K)、高的约化玻璃转变温度Trg=Tg/Tm(0.565)和压缩断裂强度(2008 MPa).     

高能球磨工艺对Ti50Ni22Cu25Sn3组织演变的影响

用高能球磨法制备Ti50Ni22Cu25Sn3非晶粉末,并研究球磨工艺参数对Ti50Ni22Cu25Sn3非晶形成过程的影响。结果表明,球磨转速以及磨球直径对Ti50Ni22Cu25Sn3非晶相的形成效率具有十分重要的影响。较高的转速和合适的球径能有效促进该Ti基合金的非晶化,缩短合金非晶化的时间,当转速为400 r/min,球料比为20:1时,球磨时间约为30 h后,可得到完全的Ti50Ni22Cu25Sn3非晶粉末     

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％。     

Ti_(45)Cu_(35)Zr_8Ni_7Pd_5块体非晶合金的形成能力及力学性能(英文)

利用铜模铸造方法制备了Ti45Cu35Zr8Ni7Pd5合金圆棒。通过XRD、SEM和DSC等手段研究了合金的组织,讨论了合金的玻璃形成能力,测定了合金的力学性能。结果表明,直径为2mm的圆棒为单一金属玻璃相,3mm和4mm直径的圆棒由金属玻璃相和TiCu结晶相组成。直径为2mm的圆棒具有最高的压缩断裂强度(2160MPa)和最高的硬度(维氏硬度,5600MPa)。压缩强度和硬度随着圆棒直径的增加而降低,但变形能力增加。     

Sn替代Si和B对Ti50Ni22Cu18Al4Si4B2合金机械研磨非晶化的促进作用

采用Xn替代Ti50Ni22Cu18Al4Si4B2合金中的Si和B1形成Ti50Ni22Cu18Al4Snx(Si0．67B0．33)6-x(x=0，3，6)系列合金．所有的预制合金碎屑经过机械研磨均发生非晶化转变．随着合金中Sn含量的增加，球磨产物中转变未尽的晶体相α-Ti含量减少．由Sn完全替代Si和B的Ti50Ni22Cu18Al4Sn6合金，机械研磨可形成与熔体急冷几乎相同的单一均匀非晶相，过冷液态温度区间可达到66K．     

氧含量及过热度对铸态Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积玻璃合金微观组织结构及力学性能的影响

利用射流成型法制备了厚度为2mm的Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金属玻璃薄板,通过控制氧含量和过热度来改变玻璃薄板中淬态结晶相的体积分数。研究表明：低的氧含量水平和高的过热度有利于提高该合金的 玻璃形成能力,形成完全非晶的合金;完全非晶的2mmZr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积金属玻璃薄板其断裂应力为1710MPa,弹性模量为80GPa,弹塑性为2.2%,提高合金中的氧含量水平或者降低熔体过热度都有利于结晶相析出,基体中出现2%和6%的结晶相时,断裂应力分别降为1580MPa和1220MPa。淬态结晶相的析出改变了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积金属玻璃剪切流变的变形方式,使材料脆断。     

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。     

微合金化对U-Co金属玻璃形成能力的影响

U-Co系具有较宽非晶成分区间,但其玻璃形成能力(GFA)较差。针对该体系的U_(69.2)Co_(30.8)合金,选择不同类型的元素M(M=Sn,Si,Be,Cu,Pd,Y,Zr)进行微合金化,采用铜辊甩带方法制备U_(69)Co_(30)M_1非晶合金条带样品,结合X射线衍射与差示扫描量热技术研究了微合金化对合金GFA的影响。结果表明,Sn添加对U-Co合金的GFA具有明显改善作用,Si次之,Be、Cu影响不大,Pd、Y、Zr起到恶化效果。结合合金熔化行为的改变和GFA与M元素的熔点、电负性、原子尺寸及M-C混合焓等参数的关联性分析,初步揭示出微合金化对U-Co合金GFA的影响机制,其本质应该与改变合金液体稳定性和晶化驱动力有关。     

First-principles prediction of the glass-forming ability in Zr–Ni binary metallic glasses

In the present study, the atomistic approach, developed previously by hybridizing both internal energies and atomic-scale defect structures, is extended to predict the trend of glass forming ability (GFA) from the Zr–Cu binary alloy system with good GFA to the Zr–Ni binary system with relatively poor GFA. The predicted composition dependence of the GFA in the Zr–Ni alloy system is consistent with those obtained from experimental results, indicating the validity of the proposed atomistic approach in both of the alloy systems. The different GFAs in the Zr–Cu and Zr–Ni systems have been puzzled by the metallic glass community for quite a long time, and our study provides the physical reasons for the different glass forming behaviors of the two alloy systems in terms of both atomic configurations and relative stability of their intermetallic phases.     

Effects of Nb Addition on Glass-Forming Ability，Thermal Stability and Mechanical Properties of Ti-Based Bulk Metallic Glasses

(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)100-xNbx(x=0,1,3,4,5 at%)钛基大块金属玻璃由铜模铸制得,制得的金属玻璃由直径大于6 mm的全非晶相构成。铌添加对非晶形成能力和热稳定性的影响由X射线衍射仪,透射电子显微镜和示差扫描热量计分析研究,机械特性由MTS810型力学特性测试仪在室温下以压缩模式测量,应变速率为2×10-4 s-1。实验发现:铌的添加对非晶形成能力几乎没有影响,但使得热稳定性有所提高。随着铌含量的增加,合金表现出很高的抗断强度,当x=4时,合金表现出最高的耐压强度1945 MPa和塑性延伸7%,塑性有明显提高。扫描电子显微镜分析表明,(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)96Nb4的高延展性是由于形成了高密度的剪切带的原因。     

Formation and properties of Ti-based Ti–Zr–Cu–Fe–Sn–Si bulk metallic glasses with different (Ti + Zr)/Cu ratios for biomedical application

Ti-based Ti–Zr–Cu–Fe–Sn–Si bulk metallic glasses (BMGs) free from highly toxic elements Ni and Be were developed as promising biomaterials. The influence of (Ti + Zr)/Cu ratio on glass-formation, thermal stability, mechanical properties, bio-corrosion resistance, surface wettability and biocompatibility were investigated. In the present Ti-based BMG system, the Ti₄₇Zr_7.5Cu₄₀Fe_2.5Sn₂Si₁ glassy alloy exhibited the highest glass forming ability (GFA) corresponding to the largest supercooled liquid region, and a glassy rod with a critical diameter of 3 mm was prepared by copper-mold casting. The Ti-based BMGs possess high compressive strength of 2014–2185 MPa and microhardness of 606–613 Hv. Young's modulus of the Ti₄₇Zr_7.5Cu₄₀Fe_2.5Sn₂Si₁ glassy alloy was about 100 GPa, which is slightly lower than that of Ti–6Al–4V alloy. The Ti₄₇Zr_7.5Cu₄₀Fe_2.5Sn₂Si₁ glassy alloy with high GFA exhibited high bio-corrosion resistance, and good surface hydrophilia and cytocompatibility. The mechanisms for glass formation as well as the effect of (Ti + Zr)/Cu ratio on bio-corrosion behavior and biocompatibility are discussed.     

Crystallization behavior of Ti61.67Zr17.15Ni14.80Cu6.38 glass-forming alloy

Ti61.57Zr17.15Ni14.80Cu6.38(atom fraction, %) metallic glass has applications in brazing. Using the hammer-and-anvil technique, Ti61.67Zr17.15Ni14.80Cu6.38 metallic glass was prepared. The crystallization behavior for this metallic glass was investigated by differential scanning calorimetry(DSC), X-ray diffractometry (XRD) and transmission electron microscopy(TEM). There are three stages in DSC curves of crystallization. The reduced glass temperature Trg is 0.42. The kinetic parameters of crystallization were calculated by a set of equations of the maximum crystallization rate. The crystalline phase formed in the MSⅠ(Metastable stage D is Zr2Cu, in the MSII is α-Ti and in the MSⅢ is Ti2Ni. This kind of alloy has lower glass forming ability, and the Ti61.67Zr17.15Ni14.80Cu6.38 metallic glass has lower thermal stability.     

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料

根据Si3N4陶瓷钎焊性和非晶形成能力的要求，确定非晶钎料合金成分为Tj40Zr25Nj15Cu20；采用单辊熔体快淬法成功制备了箔带状Ti40Zr25Ni15Cu20钎料合金，并通过X射线衍射、差热分析、电镜线扫描等分析手段证实其为非晶态。试验结果表明，Ti40Zr25Ni15Cu20合金其约化玻璃温度Trg=0．76，过冷液相区△Tx=78K。