初始晶化相在Zr基非晶成分设计中的应用

以非晶合金的初始晶化相(fcc-Zr2Ni)作为Zr基非晶成分设计出发点,由于Zr2Ni相仍然保留着非晶团簇或准晶中的二十面体结构特征,其团蔟结构存在结构遗传。因此,基于团簇理论进行Zr-Al-Ni、Zr-A1-Ni-Cu、Zr-A1-Ni-Cu-Nb多元Zr基非晶成分设计。此外,为了满足Zr基非晶不同领域的应用,可用不同原子取代Zr2Ni模型中的Zr或Ni原子,一旦原子与被取代原子的局域态密度相似度高,就有替代该原子的可能性,然后利用递归法判断该元素的非晶形成能力,最终通过实验验证所设计的成分是否满足性能要求。     

Ni-Ti(-Zr)-P非晶合金的热稳定性及腐蚀行为

采用熔体旋淬法制备了Ni76Ti5P19和Ni73Ti5Zr3P19(at%)非晶合金,对其热稳定性及腐蚀行为进行了研究,并讨论了Zr元素的添加对Ni-Ti-P非晶合金性能的影响。结果表明,Zr元素的添加提高了Ni76Ti5P19非晶合金的玻璃转变温度(Tg)和晶化温度(Tx),但使得过冷液体温度区间(ΔTx)有所降低。电化学实验表明,在NaCl、HCl和H2SO4溶液中,Ni-Ti(-Zr)-P非晶合金发生自钝化,具有良好的耐腐蚀性能,这可能归因于合金表面Ti/Zr和P元素的富集。在同一溶液中,与Ni76Ti5P19非晶合金相比,Ni73Ti5Zr3P19非晶合金具有较高的开路电位和较低的钝化电流密度。在Ni-Ti-P合金中添加元素Zr以替代部分Ni能够在钝化膜中引入ZrO2,从而提高合金表面氧化膜的保护性,改善合金的耐腐蚀能力。     

Ti-Zr-Ni-Cu非晶系的等电子浓度特征

以准晶成分Ti40Zr40Ni20为基准,在Ti—Zr-Ni-Cu系中设计出电子浓度为1.200和原子尺寸为0．1474nm的系列合金,并用铜模吸铸法制备直径为3mm的合金棒试样．结果表明,Ti12Zr55Ni13Cu20成分附近可形成块体非晶合金,而Ti3Zr60Ni12Cu25和Zr60Ni10Cu30成分点上形成了单一的四方Zr2Cu型非晶相关相．准晶、块体非晶合金和Zr2Cu相是具有相同电子浓度的电子化合物,它们在成分图上表现出鲜明的等电子浓度特征,表明块体非晶合金的等电子浓度判据适用于Ti-Zr-Ni-Cu非晶系．二十面体与截角八面体间的结构关联可作为准晶或非晶合金多型性转变成Zr2Cu相的结构模型．     

Ni对Zr-Cu-Al系非晶合金在NaCl溶液中腐蚀性能的影响

利用动电位极化和电化学阻抗谱研究了Ni元素对Zr-Cu-Al系非晶合金在3.5wt.%NaCl中性溶液中的电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明：含Ni元素的Zr₅₅Cu₃₀Ni₅Al₁₀比Zr₅₅Cu₃₅Al₁₀非晶合金在NaCl溶液中具有更优异的耐腐蚀性能。Zr-Cu-Al系非晶合金在NaCl溶液中发生点腐蚀,圆形腐蚀坑内布满泡沫状孔洞。通过腐蚀前后的元素分布对比,发现Zr-Cu-Al非晶合金在Cl^_-作用下合金元素选择性溶解。含Ni元素的非晶合金形成致密的钝化膜,抑制了金属元素的选择性溶解,从而提高了耐腐蚀性能。研究结果可为耐Cl^_-环境腐蚀非晶合金成分设计及其应用提供参考。     

Sc提高锆基块体非晶合金玻璃形成能力的机理

以Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基非晶合金为研究对象，在以工业级海绵锆为原料制备的合金中加入元素Sc，制备出楔形试样，从微观角度分析了元素Sc提高非晶合金玻璃形成能力的机理。结果表明，元素Sc的加入可显著改变Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金在非晶态-晶态过渡区中先析相的相结构及组织形态。元素Sc强烈的脱氧作用可减少合金中锆氧化物／锆氧团簇，从而消除了过冷液体中异质形核的核心，提高了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金的玻璃形成能力。     

微量添加In对铜基块体非晶合金在3.5% NaCl溶液中耐蚀性的影响(英文)

研究了铜基块体非晶合金Cu55-x Zr37Ti8Inx(x=0～5,at%)及Cu61-x Zr34Ti5Inx(x=0～3,at%)在质量分数3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。极化曲线结果表明,在铜基非晶合金中添加In元素能明显提高合金的腐蚀电位、降低腐蚀电流密度,即能明显提高耐蚀性。含In的铜基块体非晶合金的腐蚀电流密度(Icorr)值比不含In的铜基块体非晶合金低约1个数量级。而且,利用In适量取代Cu可进一步提高耐蚀性。但过量添加In不利于形成富Zr保护膜,从而降低合金的耐蚀性。     

基于团簇线的Fe-B-Y基五元块体非晶合金

在三元Fe-B-Y合金系中,以团簇线判据设计了5个基础合金成分,即5条成分线Fe8B3-Y,Fe8B2-Y,Fe83B17-Y,Fe6B-Y和Fe9B-Y与一条团簇线Fe12Y-B的交点.在此基础上加入微量Nb和M(M=Ti,Hf, Ta,Mo,Ni和Sn)形成五元合金,用铜模铸造方法制备出直径为3 mm的合金棒.考虑到元素B和Y在合金制备过程中的损耗,对每个合金进行了成分修正.在M=Ti,Hf,Ta和Mo时,能够形成块体非晶合金的三元基础成分均接近Fe8B3-Y与Fe12Y-B两条团簇线交点成分,表明其对应的基础团簇为Archimedes八面体反棱柱Fe8B3.最佳非晶成分为(Fe69.9B24.6Y5.5)96Nb2Ti2,其Tg=944 K,Tx=997 K,Trg=0.666.当M=Ni和Sn时,均没有得到块体非晶合金.     

合金元素对Zr基大块非晶晶化行为的影响

利用准晶的共轭结构模型构造出了Zr基非晶合金中准晶相的原子结构模型,用递归方法研究了合金元素对非晶晶化过程的影响.结果表明:Zr基非晶合金析出的准晶相存在Zr6Ni,Ni6Zr2种结构,Ni6Zr结构优先析出;合金元素Ag,Pd,Pt,Au固溶于准晶中时,占据Cu,Ni原子的位置,增大近邻原子间的相互作用,这从电子理论角度解释了合金元素Ag,Pd,Pt,Au稳定地促进二十面体准晶(I)相析出的事实.     

微量Cr对Cu基块体非晶合金的形成能力及耐蚀性能的影响

XRD,DSC和DTA分析测试表明,微量Cr有利于提高块体非晶合金(Cu47Zr11Ti34Ni8)100-xCrx(x=0,0．5,1)非晶形成能力．室温动电位极化法对该合金在1mol／LHCI溶液、3％Nacl溶液和6mol／L KOH溶液中的电化学测试表明,非晶合金存在自钝化现象,随Cr含量增加,非晶合金的钝化区宽度显著增大,维钝电流密度降低,耐蚀性能增强,含微量Cr的Cu基块体非晶合金比不含Cr的具有更好的抗腐蚀性能,且远远优于不锈钢1Cr18Ni9Ti的抗腐蚀性能．     

一种具有优异玻璃形成能力的Zr50Ti5Cu27Ni10Al8大块非晶合金的开发

多组元的Zr基非晶合金成分的复杂性对开发具有优异玻璃形成能力的Zr基非晶合金提出巨大的挑战。另外,大部分Zr基非晶合金含有有毒元素Be或者贵金属。因此,采用一种简单有效的方法开发无毒无贵金属元素的多组元Zr基非晶合金十分必要。本文中采用二元共晶比例法和部分元素替代法快速的开发出了一种新的临界尺寸大于10mm的 Zr50Ti5Cu27Ni10Al8非晶合金。这个非晶合金的热稳定性和硬度也通过原位高温X射线衍射和纳米压痕方法测量得出。     

异质结构Zr基非晶合金的热稳定性及力学性能

通过铜模铸造法制备了具有异质结构的Zr64.2Ni16.2Cu14.6Al5和Zr63.4Ni16.2Cu15.4Al5块体非晶合金,利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和差示扫描量热法(DSC)研究了其微观结构及热稳定性。结果表明,与均匀结构的Zr65Al10Ni10Cu15块体非晶合金相比,异质结构降低了材料的热稳定性。在单轴压缩试验中,两种Zr基块体非晶合金具有大的塑性应变(>25%)和高的屈服强度(>1.6GPa)。低的STZs势能和高的剪切带扩展抗力是异质结构Zr基块体非晶合金塑性提高的主要原因。     

Zr系贮氢合金晶体结构与电极特性间关系

ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相ＺｒＣｒ（０．４）Ｍｎ（０．２）Ｖ（０．１）Ｎｉ（１．３）贮氢合金经球磨非晶化处理后，相同化学成分的贮氢合金电极容量锐减，合金的晶体结构与其电化学放电容量密切相关．在晶态合金中，主要是Ｚｒ２Ｂ２（Ｂ＝Ｃｒ，Ｍｎ，Ｖ，Ｎｉ）四面体间隙的氢对电化学放电容量作出贡献，而在非晶态合金中，则是Ｚｒ３Ｂ，Ｚｒ４四面体间隙的氢．由于静电作用，都只有一半的间隙位置能容纳氢原子．非晶化处理导入额外的能量，以致降低合金中氢的电化学反应激活能．     

Crystallization of amorphous Zr70Cu30—xNix alloys

X－ray diffraction (XRD)and differential scanning calorimetry(DSC) were employed to investigate the influence of Ni content on the crystallization of amorphous Zr70Cu30-xNix(atom fration in%) alloys,Experimental results show that with the Ni content increasing the activation energies for crystallization of amorphous Zr70Cu30-xNix alloys increase correspondingly,indicating that the thermal stability is greatly improved.All the DSC traces of amorphous Zr70Cu30-xNix alloys exhibit two exothermic peaks,suggesting that the crystallization process via a double-stage ticles,while the second one corresponds to the precipitaion of nano-scale Zr2Ni phase and crystallization of residual amporphous phase,The mechanism on the crystallization of amorphous Zr70Cu30-xNix alloys was discussed.     

添加Al对Cu基合金非晶形成能力影响的团簇模型

在二元Cu-Zr合金中添加Al元素可明显提高合金的非晶形成能力.根据非晶与其晶化相存在结构遗传关系,以Cu-Zr基非晶晶化相Cu10Zr7中的Cu6Zr5阿基米德反棱柱为团簇模型,利用离散变分方法从电子层次研究了Al元素对Cu基非晶合金团簇稳定性的影响.结果表明:当团簇中加入一个Al原子时,Fermi能级处的态密度明显降低,团簇稳定性提高;但继续加入Al原子,Fermi能级处的态密度又开始上升,态密度处于较高位置,团簇稳定性下降;计算结果与实验结果相吻合.     

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.     

Effect of La on the crystalline and electrochemical properties of Ti-Zr-Ni melt-spun alloys

Ti45Zr30Ni25 and Ti45Zr30Ni25La alloys were prepared by melt-spinning, and the phase structure and electrochemical performances of the melt-spun alloys were investigated. The results showed that the Ti45Zr30Ni25 alloy was composed of the quasicrystalline phase, amorphous phase and Laves phase. The Ti445Zr30Ni25La alloy contained quasicrystalline and amorphous phases. The maximum discharge capacity was 111 mAh/g for the Ti45Zr30Ni25 alloy electrode, and 124 mAh/g for the Ti45Zr30Ni25La alloy electrode. The Ti45Zr30Ni25La alloy electrode ex-hibited a better high-rate dischargeability and cycling stability than the Ti45Zr30Ni25 alloy electrode. The improvement of electrochemical properties was mainly ascribed to the increase in the amorphous phase due to the addition of La.     

Crystallographic and electrochemical characteristics of melt-spun Ti-Zr-Ni-Cu alloys

Ti44Zr32Ni22Cu2 and Ti41Zr29Ni28Cu2 alloys were prepared by the melt-spinning method. The phase structure was analyzed by X-ray diffraction,and the electrochemical performances of the melt-spun alloys were investigated. The results indicated that the Ti44Zr32Ni22Cu2 alloy was composed of the icosahedral quasicrystals and amorphous phases,and the Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy comprised icosahedral quasicrystals,amorphous,and Laves phases. The maximum discharge capacity was 141 mAh/g for the Ti44Zr32Ni22Cu2 alloy and 181 mAh/g for the Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy,respectively. The Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy also showed a better high-rate dischargeability and cycling stability. The better electrochemical properties should be ascribed to the high content of Ni,which was beneficial to the electrochemical kinetic properties and made the alloy more resistant to oxidation,as well as to the Laves phase in the Ti41Zr29Ni28Cu2 alloy,which could work as the electro-catalyst and the micro-current collector.     

TiC掺杂对Zr66.7Ni33.3非晶形成及结构演化影响的研究

利用机械合金化法,以Zr66.7Ni33.3合金粉末作为基体,选择TiC作为掺杂物,研究其对机械合金化诱导合金粉末显微结构演化行为的影响。研究发现,掺杂适量的TiC粉末可使Ti和C原子在Zr-Ni间发生不均匀扩散,导致局域范围内原子排列的无序度增大,从而提高非晶形成能力和机械稳定性,其中5wt%TiC的掺杂效果最佳。此外,3wt%TiC掺杂导致非晶相的热稳定性优于5wt%TiC的掺杂效果,说明机械合金化合成Zr-Ni基非晶合金粉末的机械稳定性和其热稳定性之间无相关性。