冷却速率对Al-Li-Ti合金性能的影响

快速和亚快速凝固过程对于金属合金熔体而言是一种非平衡凝固过程,合金在较快的冷却速率下冷却会更容易获得细小的组织、过饱和固溶体、非晶、准晶、微晶和纳米晶等亚稳相,对合金的组织和性能有很大的影响。本文采用真空感应炉制备了Al-2Li-1Ti、Al-2Li-2Ti两种合金。采用不同尺寸、不同材质的模具进行浇铸来改变冷却速率。结合金相显微镜、扫描电子显微镜和压缩性能测试探讨了冷却速率和Ti元素含量对合金组织和性能的影响规律。结果表明:随着冷却速率的增大,两种Al-Li-Ti合金的组织越来越细小,第二相的分布由在晶界处聚集向弥散分布转变,压缩载荷下,合金的屈服强度和塑性应变为10%时对应的压缩强度均增大。低冷却速率下,Ti含量变化对合金的压缩强度影响不大,冷却速率较大时,随着Ti含量的增加合金的压缩强度增大。     

冷却速率对Zr基非晶合金热力学参数的影响

为了研究熔体冷却速率对Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金热力学参数的影响,采用真空电弧熔炼及水冷铜模吸铸法,制备了厚度分别为1 mm、2 mm、3 mm的片状非晶合金试样,并分别用X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的结构和热稳定性进行了表征。结果表明,随着冷却速率的降低,晶化开始温度T_x、晶化峰值温度T_p先降低再升高,而玻璃转变温度T_g却先升高再降低,导致过冷液相区Δ_T先降低再升高。1 mm和2 mm试样的表观晶化激活能(E_x和E_p)相差不大,而3 mm的表观晶化激活能略微增大;3个试样的玻璃转变激活能Eg几乎相同。     

冷却速率对Zr-Cu基非晶合金显微结构及力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备了直径分别为2、4、6 mm的Zr44Cu40Al8Ag8块体非晶合金。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、同步示差扫描量热仪(DSC)等手段对试样的显微结构进行了分析,采用单轴压缩试验测试了试样的力学性能。实验结果表明:试样的力学性能受自由体积和析出晶体相数量影响。当冷却速率降低时,试样塑性因自由体积减少而变小,同时强度因Al3Zr析出相增多而降低。     

Sn对Ti-Zr-Cu-Ni系非晶薄带热稳定性及耐蚀性能的影响

通过单辊甩带法制备了Ti40Cu39Zr10Ni11-xSnx(x=0,3,7,11)非晶薄带。运用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、电化学工作站、扫描电镜(SEM)等手段测试了合金的组织与性能特性,研究了Sn替换Ni对合金热稳定性及生物耐蚀性能的影响。结果表明,随着Sn的添加,Ti40Cu39Zr10Ni11-xSnx(x=0,3,7,11)合金试样均表现为完全的非晶结构。与Ti40Cu39Zr10Ni11非晶合金相比,Ti40Cu39Zr10Sn11非晶合金的热稳定性稍有改善,且生物耐蚀性能得到明显提高。因此,不含Be、Ni等对人体有害元素的Ti40Cu39Zr10Sn11非晶合金具有作为生物医用材料的潜力。     

Al对Ti-Zr-Cu-Ni-Be非晶合金热稳定性和力学性能的影响

利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)和室温压缩试验等分析手段,通过替代(Ti40Zr20Cu8Ni9Be18Al5)和掺杂[(Ti40Zr25Cu8Ni9Be18)0.95Al0.05)]两种元素添加方法,研究了5%(摩尔分数)Al元素对Ti40Zr25Cu8Ni9Be18非晶合金铸态组织、热稳定性和力学性能的影响。替代和掺杂的Al元素使直径为3mm的非晶合金棒状试样中分别析出了纳米晶和准晶。Al替代Zr使非晶合金薄带试样的过冷液相区从46K升高到50K,而以掺杂方式添加时却使其降低为31K。替代方式添加的Al元素使非晶合金的压缩断裂强度从1924MPa提高到2121MPa,但塑性应变从3.9%降低到了0.2%;而掺杂方式添加的Al元素使非晶合金强度降低为1475MPa,并呈现零塑性。     

微合金化对铝基非晶合金涂层耐蚀性能的影响

为获得具备优异耐蚀能力的铝基非晶合金表面防护涂层,通过微合金化调控方法设计了铝基非晶合金的成分体系(Al_(86)Ni_6Y_(4.5)Co_2La_(1.5))_(100-x)(M)_x,(M:Cr、Mo、Ti),并采用超音速火焰喷涂(HVAF)工艺制备出相同成分的非晶合金涂层分析其耐蚀性能。结果表明:微量添加原子数分数0.5%的Mo、Cr元素时,铝基非晶合金的玻璃形成能力未见大幅度降低,仍具备完全非晶结构,但点蚀电位提高到-175～200 mV,较本征合金Al_(86)Ni_6Y_(4.5)Co_2La_(1.5)增大了约50～80 mV,而腐蚀电流密度降低约1.5个数量级,同时Mo、Cr元素的添加扩大了合金的钝化区间,可起到缓蚀作用;采用优化成分制备出的铝基非晶合金涂层,孔隙率仅为0.5%,在质量分数3.5%NaCl溶液中表现出优异的耐蚀性能,且具有明显的自钝化行为及较宽的钝化区间。     

铜基大块非晶合金临界冷却速率的计算

分析计算了Cu-Ti-Zr-Nb-Ni-Si六元合金系的混合焓（ΔH）、混合熵（ΔS）、体系自由能的变化（ΔG）和临界冷却速率（Rc）。结果发现,通过适当的处理,可以计算六元合金系的ΔG;用ΔG值计算出六元合金系的Rc,Rc分别随约化玻璃转变温度（Trg）、γ和最大直径（Dmax）的增大而减小,说明此计算方法是正确的;通过线性拟合,Rc与最大直径（Dmax）的-0.73653次方是相关的,相关性显著。     

氧对Zr-Cu-Ni-Al-Ti块体非晶合金热稳定性的影响

以结晶Zr棒及海绵Zr为原材料、利用浇包型坩埚电弧炉倾斜铸造法制备了不同氧杂质含量的Zr_(52．5)Cu_(17．9)Ni_(14．6)Al_(10)Ti_5块体非晶合金楔形试样,研究了氧对合金玻璃形成能力及热稳定性的影响,结果表明：氧杂质虽然降低合金以最大非晶形成厚度t_(max)为表征的玻璃形成能力,却提高合金以过冷液相区温度范围△T_(x1)为表征的热稳定性,氧杂质具有提高合金开始晶化表观激活能E_(ax1)的趋势。     

剪切带修复对Pd基块体非晶合金耐蚀性能的影响

以Pd_(79)Cu_4Au_2Si_(10)P_5(at%)块体非晶合金为研究对象,采用电化学极化曲线和电化学阻抗测试方法研究了剪切带自修复对其在质量分数3%NaCl溶液和1 mol/L HCl溶液中耐蚀性能的影响。通过研究极化曲线中的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度得知,修复后样品耐腐蚀性能优于修复前样品,但仍低于原始样品(即未变形样品)。电化学阻抗研究结果显示,在开路电位下阻抗图均有单一容抗弧构成,修复后样品的电化学转移电阻Rt小于原始样品的、但大于修复前样品的,这进一步表明修复提高了材料的耐腐蚀性能,但仍未达到原始样品的耐蚀性。扫描电镜研究发现,合金表面发生明显的点蚀,其中原始样品的点蚀坑数量最少,修复后样品的次之,修复前样品的最多。     

热处理对电沉积Ni-W-P非晶合金结构与耐蚀性能的影响

为提高镀层的热稳定性及硬度，研究了Ni-W-P非晶合金随热处理温度升高，其结构以及耐蚀性能的变化规律，并对变化的原因进行了分析。结果表明，镀态Ni-W-P合金在300℃以下温度热处理后，仍为非晶态；随温度升高开始晶化，到500℃晶化过程结束；其腐蚀速率随温度升高增大，于500℃达最大值，而后降低。     

冷却速率对Zn-22％Al合金组织和性能的影响

研究了冷却速率对Zn-22％Al合金组织和性能的影响.采用纯氩气保护感应熔炼炉制备了母合金,采用铜模喷铸法和熔体急冷法分别制备了5 mm圆柱样品和条带样品.通过X射线衍射分析表明,合金相主要由富铝相α和富锌相η组成,冷却速率没有改变合金的相组成,但随着冷却速率的增加,富铝相对应的晶面间距及晶格常数增大.冷却速率明显改变了合金的组织形态,母合金样品呈蠕虫状分布,圆柱样品呈树枝状和花朵状分布,条带样品呈等轴晶状分布,组织更加细小,很难区分富铝相α和富锌相η.在细晶强化和固溶强化的作用下,Zn-22％Al合金的显微硬度随着冷却速度的增加而增大.     

冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响

研究了浇注后不同的冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响。结果表明,组织特征只受该组织形成时的冷速影响。冷速从30℃/min降到8℃/min时,晶粒增大,共晶γ′的体积分数从1.86%减少到0.86%,尺寸从30μm增大至50μm;冷速从30℃/min降到4℃/min时,枝晶干γ′尺寸由0.93μm增大至3.09μm,边界由平直转为圆滑,碳化物颗粒变大,数量减少;枝晶干γ′和碳化物的尺寸和形貌对高温持久性能影响较大。当冷速为30℃/min时,获得较小尺寸、边界平直的枝晶干γ′和细小弥散分布的碳化物,持久性能较好。     

冷却速率对ZL205A合金组织结构和性能的影响

采用金相显微镜、万能试验机研究ZL205A合金在不同厚度冷铁激冷条件下冷却速率对合金凝固组织以及T5热处理后合金抗拉强度和伸长率的影响。实验结果表明:随着冷却速率的提高,合金的晶粒尺寸逐渐减小,T5处理后的抗拉强度最高达到445 MPa,屈服强度最高达到395 MPa,但是伸长率随着冷却速率的增加呈现逐渐减小的趋势。     

冷却速率对Ti55531合金组织与性能的影响

研究了β退火冷却时冷却速率对Ti55531合金显微组织、室温拉伸性能、断裂韧度和冲击性能的影响。结果表明,Ti55531合金以不同的冷却速率炉冷后,显微组织均由平直晶界α相（α_(GB)）、残余β相以及尺寸不一的晶内片层状α相（α_(WM)）组成;随着冷却速率的提高,晶内片层状α相厚度逐渐减小,晶界α相厚度变化不是很明显;Ti55531合金在进行β退火冷却时析出的片层状α相厚度与其力学性能有着直接的关系,随着片层状α相厚度的减小,其抗拉强度和屈服强度逐渐增加,延伸率和断面收缩率逐渐减小,断裂韧度和冲击吸收能量均呈现逐渐减小的趋势。     

Sn和B对Fe基非晶合金条带热稳定性的影响

采用DSC技术检测添加了Sn和B的Fe基非晶合金在不同加热速率下特征温度,并计算出Fe基非晶合金的晶化激活能以分析Sn和B对合金热稳定性的影响。结果表明,加入Sn或B均可使Fe基非晶合金的晶化激活能减小,热稳定性下降。     

冷却条件对镁合金耐蚀性能的影响

通过浸泡腐蚀质量损失试验,研究了不同凝固冷却速度(空冷、水冷和盐水冷)对AZ31和AZ81镁合金在3.5%Na Cl溶液中耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,镁合金中Mg17Al12相的尺寸、形貌、分布、析出量及合金凝固组织的均匀性对抗Na Cl溶液腐蚀产生重要影响;Mg17Al12相对镁合金耐蚀性能具有双重作用(起阻障及电偶阴极的作用);同时凝固组织均匀化程度的改善能提高耐蚀性能。在3种因素的叠加作用下,AZ31合金的耐蚀性能随着冷却速度的提高而得以改善,而AZ81合金的耐蚀性能则表现为:空冷盐水淬水冷。     

大块非晶Fe-Al-Ga-P-C-B-Si合金的热稳定性和磁性

大块非晶Ｆｅ┐Ａｌ┐Ｇａ┐Ｐ┐Ｃ┐Ｂ┐Ｓｉ合金的热稳定性和磁性近年来发现了一系列具有大玻璃形成能力的多元系非晶合金，如Ｍｇ－Ｌｎ－（Ｎｉ，Ｃｕ）、Ｌｎ－Ａｌ－ＴＭ、Ｚｒ－Ａｌ－ＴＭ、Ｚｒ－Ｔｉ－Ａｌ－ＴＭ、Ｚｒ－Ｔｉ－ＴＭ－Ｂｅ、Ｐｄ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｐ...     

Co含量对Ti-Zr-Be-Cu块体非晶合金热稳定性的影响

采用铜模法制备了Ti35Zr30Be27.5xCu7.5Cox (x=3.5,7.5,11.5,摩尔分数)系列块体非晶合金,并采用差示扫描量热仪(DSC)和X射线分析(XRD)研究了不同Co含量对其热稳定性的影响.结果表明,随着加热速度的提高,3种非晶合金的玻璃转变温度、晶化开始温度和峰值温度均向高温区移动,说明该系列合金的玻璃转变和晶化均为动力学过程.用Kissinger方法计算出的玻璃转变激活能(Eg)以及晶化激活能(Ex)分别随着Co含量的增加而增大,当Co含量为11.5％时,其Eg和Ex分别为207.8 kJ/mol和238.1 kJ/mol.     

ZrCuAlNb大块非晶合金的热稳定性

利用电弧炉+铜模吸铸的方法制备了Zr46.3Cu43.4Al8.3Nb2(at%)块体非晶合金。利用示差扫描量热仪(DSC)研究了合金的热稳定性,利用Kissinger方法计算了其特征温度表观激活能,利用Doyle方法计算了其局域激活能。结果表明,Zr46.3Cu43.4Al8.3Nb2块体非晶合金具有良好的热稳定性。各特征温度的表观激活能分别为:玻璃转变激活能(Eg)为302.7 kJ/mol、晶化起始激活能(Ex)为445.853 kJ/mol、晶化峰值激活能(Ep)为389.20 kJ/mol。局域激活能随着晶化体积分数的增加而显著减小。     

Sn对Mg-Nd-Zn-Zr合金组织和耐蚀性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等设备分析了Sn对铸态Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.5Zr合金显微组织和腐蚀性能的影响。结果表明,铸态Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.5Zr-xSn(x=0.5、1.0、1.5、2.0)合金的组织是由α-Mg基体、Mg_(12)Nd相、点状或杆状的Mg_2Sn相组成。随着Sn含量的增加,Mg_2Sn相逐渐增多。铸态合金的腐蚀速率随着Sn含量的增加呈现先减小后增大的趋势,其中当Sn含量为1.0%时合金具有最佳的耐腐蚀性能。Sn的加入能够细化Mg_(12)Nd相,同时析出更稳定性的Mg_2Sn相,并在Sn含量为1.0%时分布较为均匀。