Fe_(73.4)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9Al_(0.1)纳米晶合金制备及其软磁性能

首先制备了Fe_(73.4)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9Al_(0.1)非晶合金带材并研究了微量Al在Fe_(73.4)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9-Al_(0.1)纳米晶合金中的影响情况。研究表明,微量的Al降低了Fe_(73.4)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9Al_(0.1)母合金的流动性;微量的Al促使Fe_(73.4)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9Al_(0.1)非晶合金在晶化热处理时的晶粒显著长大,降低了非晶合金中的内应力各向异性,由此提高了其晶化后的纳米晶合金100kHz以上频率的μe值,同时也显著降低其获得最佳软磁性能的晶化处理温度;晶化处理后,Al原子在Fe_(73.4)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9Al_(0.1)纳米晶合金中富集于α-Fe晶粒和富铜团簇内并且有可能形成了Fe_3Al;Fe_(73.4)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9Al_(0.1)磁芯的最佳晶化处理工艺是545℃×1h,其磁芯在1,10,100和200kHz时的μe值分别为33 785,21 551,9 884和5 444。     

Zr基块体非晶合金的氧化机制研究

用热重法研究了Zr_(58)Cu_(16)Ni_3Al_(10)Nb_3块体非晶合金在玻璃态温度(Tg=657 K)和过冷液相区(Tg=657 KTTx=759 K)不同时间(1.5 h和126 h)的等温氧化过程,同时比较了在玻璃态温度下623 K和过冷液相区673 K下,长时间126 h等温氧化的产物和基体结构。实验结果表明,在短时间1.5 h等温氧化,573K—673 K,氧化产物均为t-Zr O_2,基体为非晶态结构。玻璃态温度下623 K氧化速率变化与时间成线性关系,而过冷液相区氧化速率存在高速增长阶段(0—1 h),速率降低阶段(1 h—6.5 h)和稳定低速阶段(6.5 h—126h)。晶化与过冷液相区长时间氧化机制有密切关系。     

Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金的制备及其耐蚀性能

块体非晶合金的耐蚀性能与合金元素本身的特性及合金成分密切相关.采用铜模吸铸法制备了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体非晶合金,用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析法(DSC)和差热分析法(DTA)考察了合金的非晶特性和热力学属性,通过电化学极化试验和盐雾腐蚀试验测试了合金的耐蚀性.结果表明,制备的Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)合金为完全的非晶相,且具有较大玻璃形成能力和热稳定性;腐蚀电流密度仅为12.6 nA/cm~2,经144 h盐雾试验无质量变化,表明合金具有优异的耐腐蚀性能.     

激光3D打印非晶合金晶化体积分数的理论预测

采用一种有效的方法预测激光3D打印块状非晶合金的晶化程度,对于激光3D工艺参数的选择与优化至关重要。本工作从非晶合金的晶化动力学入手,通过测试不同加热速率下非晶合金的特征温度,获得非晶合金发生晶化所要克服的晶化激活能和Arrhenius指前因子,并结合有限元模拟技术,提出了一种预测激光3D打印非晶合金晶化体积分数的方法。以Zr_(50)Ti_5Cu_(27)Ni_(10)Al_8(Zr50)非晶合金为模型体系,验证了该方法的有效性。结果表明:利用该方法获得的激光3D打印单道Zr50非晶合金晶化相体积分数为1.23%,与实验得到的晶化相体积分数1.65%较接近,这有力地证明了提出的激光3D打印非晶合金晶化体积分数的理论预测方法是可行的。     

Ni_(68)B_(21)Si_(11)三维金属玻璃的热稳定性

采用 Perkin-Elmer DSC7型差示扫描量热仪对深过冷快淬法制取的 Ni_(68)B_(21)Si_(11)三维金属玻璃进行等温、变温热分析,从液态合金的净化,非晶合金的预退火处理及冷却速率三个方面考察了 Ni_(68)B_(21)Si_(11)非晶合金的热稳定性。研究发现:由于大幅度地消除了合金内的预存晶核,深过冷快淬法形成的非晶合金的热稳定性显著提高,此法获得的 Ni_(68)B_(21)Si_(11)非晶合金在400K 下预期寿命提高了一个数量级;非晶合金的预退火处理将导致初始晶化温度 T_λ 和晶化热ΔH 下降;冷却速率对热稳定性影响较小。     

CuZr基块体非晶合金室温拉伸力学性能研究

由于受到制备尺寸和材料特性的限制,目前块体非晶合金力学性能的研究多集中在压缩力学性能的相关研究。选取Zr_(47)Cu_(46)Al_6Co_1块体非晶合金,研究该合金在室温条件下拉伸力学性能。实验结果表明,样品的拉伸断裂强度约为2 000 MPa,其断裂方式为无征兆的脆性断裂,断口表面光滑平整。其断口主要形貌为放射状的河流花纹,该图案是非晶合金拉伸断裂的典型形貌。根据样品的断口形貌观察,可以推断Zr_(47)Cu_(46)Al_6Co_1块体非晶合金室温拉伸断裂的方式与传统非晶合金拉伸断裂方式相一致。     

粉末冶金(FeNiMnAl_(x))_(50)Cu_(50)中熵合金的微观组织与力学性能EI北大核心CSCD

对物理法制备的再生铜合金粉末进一步合金化,通过机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)的方法制备了(Fe_(40)Ni_(40)Mn_(20))_(50)Cu_(50),(Fe_(38)Ni_(38)Ni_(38)Mn_(19)Al_(5))_(50)Cu_(50),(Fe_(36)Ni_(36)Mn_(18)Al_(10))50 Cu_(50)和(Fe_(32)Ni_(32)Mn_(16)Al_(20))_(50)Cu_(50)四种中熵合金块体,并研究了Al元素的含量对中熵合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:在高能球磨60 h之后合金粉末完成合金化,四种中熵合金粉末均形成单一FCC相的过饱和固溶体且有微量WC杂质。经SPS烧结后,(Fe_(40)Ni_(40)Mn_(20))_(50)Cu_(50),(Fe_(38)Ni_(38)Mn_(19)Al_(5))_(50)Cu_(50)和(Fe_(36)Ni_(36)Mn_(18)Al_(10))50 Cu_(50)形成了由富Cu的FCC1相和富Fe-Ni的FCC2相组成的双相FCC结构,并具有超细晶+微米晶的多尺度结构;而(Fe_(32)Ni_(32)Mn_(16)Al_(20))_(50)Cu_(50)由富Cu的FCC主相和少量富Fe-Mn的FCC2相及富Ni-Al的BCC相(B2)组成。随着Al含量的提高,四种中熵合金的塑性逐渐降低,而强度和硬度逐渐提高。(Fe_(40)Ni_(40)Mn_(20))_(50)Cu_(50)合金的压缩屈服强度、抗压强度和维氏硬度分别为878 MPa,1257 MPa和248.5HV。与(Fe_(40)Ni_(40)Mn_(20))_(50)Cu_(50)相比,(Fe_(32)Ni_(32)Mn_(16)Al_(20))_(50)Cu_(50)的压缩屈服强度和硬度分别提高了50.1%和50.4%,断裂应变由19.55%下降至8.31%。     

Gibbs Free Energy and Activation Energy of ZrTiAlNiCuSn Bulk Glass Forming Alloys

The Gibbs free energy differences between the supercooled liquid and the crystalline mixture for the (Zr_(52.5)Ti_5Al_(10)-Ni_(14.6)Cu_(17.9))_((100-x)/100)Sn_x (x=0, 1, 2, 3, 4 and 5) glass forming alloys are estimated by introducing the equationproposed by Thompson, Spaepen and Turnbull. It can be seen that the Gibbs free energy differences decrease firstas the increases of Sn addition smaller than 3, then followed by a decrease due to the successive addition of Snlarger than 3, indicating that the thermal stabilities of these glass forming alloys increase first and then followed by adecrease owing to the excessive addition of Sn. Furthermore, the activation energy of Zr_(52.5)Ti_5Al_(10)Ni_(14.6)Cu_(17.9) and(Zr_(52.5)Ti_5Al_(10)Ni_(14.6)Cu_(17.9))_(0.97)Sn_3 was evaluated by Kissinger equation. It is noted that the Sn addition increases theactivation energies for glass transition and crystallization, implying that the higher thermal stability can be obtainedby appropriate addition of Sn.     

全金属组元铁基块体非晶的制备与性能研究

为了获得良好的玻璃形成能力,通常在铁基非晶合金中添加类金属元素(P、C、B、Si等),但这些铁基非晶合金大多室温塑性很差,且其脆性与其类金属元素的种类、含量以及分布有密切关系,因而本文选取全金属组元铁基非晶合金(Fe_(0.52)Co_(0.3)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10),通过旋淬甩带与铜模喷铸的方法分别制备了条带与块体试样,并采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机等进行了相关性能研究.研究表明:(Fe_(0.52)Co_(0.3)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)的临界尺寸在1～2 mm,玻璃转变温度为482℃,过冷液相区达到70℃;直径为1 mm的非晶棒材的屈服强度为2 190 MPa,断裂强度达到2 800 MPa,塑性应变量为3.6%.全金属成分中更多的金属-金属键合方式可能是其拥有较好塑性的原因.     

Y元素的添加对Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金在模拟体液中耐蚀性能的影响

采用铜模吸铸法制备了(Zr_(56)Co_(28)Al_(16))_(100-x_Y_x(x=0,1,2,4)非晶合金,研究了(Zr_(56)Co_(28)Al_(16))_(100-x)Y_x(x=0,1,2,4)非晶合金在模拟体液(PBS溶液)中的耐蚀性。运用X射线衍射(XRD)表征试样的结构,运用电化学工作站、场发射扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究Y元素的添加对Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金耐蚀性的影响。结果表明,适量Y元素的添加显著提高了Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金的耐蚀性,但过量Y元素的添加,在非晶基体上有晶体相的析出,降低了Zr_(56)Co_(28)Al_(16)的耐蚀性能。     

Mg-Zn-Ca-Ti非晶合金的非等温晶化动力学

采用机械合金化的方法制备Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金。利用X射线衍射仪(XRD)对其物相进行检测;结合差示扫描量热分析方法(DSC),对试样在不同升温速率下的非等温晶化进行研究。结果表明:Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7基本形成非晶;随着加热速率的增加,合金结晶峰均向更高温度的方向移动;用Kissinger、Ozawa和Augis-Bennett方法分别计算出Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的表观激活能Eα,发现Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7非晶合金的Eα在250kJ·mol~(-1)~270kJ·mol~(-1)范围内,Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的Eα在180kJ·mol~(-1)~200kJ·mol~(-1)范围内;Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7非晶合金的Avrami指数n在不同升温速率下均在1左右;Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的Avrami指数n随着升温速率的增加,由2.7减小到1.9。     

Nb添加对Ti基非晶合金腐蚀及力学性能的影响

为研究微量添加Nb元素对Ti_(40)Zr_(10)Cu_(34-x)Pd_(14)Sn_2Nb_x(x为原子数分数,x=0、1%、3%、5%)非晶合金的耐腐蚀性能及力学性能的影响,本文利用动态极化曲线,分析了在0.144 mol/L的NaCl溶液及0.2 mol/L的PBS溶液中非晶合金Ti_(40)Zr_(10)Cu_(34-x)Pd_(14)Sn_2Nb_x(x=0、1%、3%、5%)的电化学性能,并通过材料拉伸试验研究了非晶合金块状样品的室温压缩性能.结果表明:在0.144 mol/L的NaCl溶液中,非晶合金样品在阳极区出现了自发钝化的特征,钝化电流密度在10~(-7)～10~(-8) A/cm~2,钝化电流密度随着Nb的添加略有降低,且点蚀电位随Nb原子数分数的增加分别为200、340、400和490 mV,说明微量添加Nb元素能有效提高Ti基非晶合金的耐点蚀能力,即在0.144 mol/L的NaCl溶液中Ti基非晶合金的耐腐蚀性随着Nb含量的增加而增强;在0.2 mol/L的PBS溶液中,因磷酸根离子的缓蚀作用,Nb添加导致的成分变化对非晶合金的腐蚀行为影响不大;此外,添加了原子数分数为1%及3%Nb的非晶合金,其压缩强度及塑性变形能力变化不大,但添加5%Nb的非晶合金因较大体积分数纳米晶的存在导致其室温断裂强度及塑性变形能力有明显下降.     

Ni-Ti-Nb系宽滞后记忆合金的组织、性能及其在航空工业中的应用

本文用透射电镜、电子拉伸试验等方法研究了Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金的马氏体相变滞、力学性能和应变恢复特性,并说明了此种合金在航空工业中的应用。     

非晶Ni-Zr合金的催化活性及表面研究

本文在乙炔加氢反应中,对非晶Ni_(63)Zr_(37)合金催化剂及部份非晶Ni_(63)Zr_(32)La_5合金催化剂的活性进行了考察。着重分析了预处理对非晶合金催化活性的影响,并以x-射线衍射(XRD),比表面积测定(B.E.T.),俄歇电子能谱(AES)及X-射线光电子能谱(ESCA)等方法,对原始非晶合金及经过预处理的非晶合金的整体及表面状况进行了研究。结果表明,在经过表面酸洗、真空加热(轻微氧化)及氢气还原预处理的非晶合金表面,形成主活性组份Ni与ZrO_2、La_2O_3氧化物高度弥散分布的结构,同时比表面积大幅度扩大,从而使该种合金呈现良好的催化活性。     

Bulk Metallic Glasses: MRI Compatibility and Its Correlation with Magnetic Susceptibility

Several bulk metallic glasses(BMGs)were selected to in vitro assess their magnetic resonance imaging(MRI)compatibility with agarose gel as a phantom,in terms of the extent of susceptibility artifacts in magnetic resonance image.The investigated metals include the Au_(49)Ag_(5.5)Pd_(2.3)Cu_(26.9)Si_(16.3),Zr_(61)Ti_2Cu_(25)Al_(12),Cu_(50.4)Ni_(5.6)Ti_(31)Zr_(13) and Ti_(47)Cu_(38)Zr_(7.5)Fe_(2.5)Sn_2Si_1Ag_2,together with pure titanium(CP-Ti)and Co–28Cr–6Mo alloy(ASTM-F799)for comparison.The artifact extent in MR images was quantitatively characterized according to the total volume in reconstructed 3D images with a series of slices under acquisition by fast spin echo(FSE)sequence and gradient echo(GRE)sequence.As indicated,artifact severity of the BMGs is much less than that of the Co Cr Mo alloy.The Au Ag Pd Cu Si BMG manifested the smallest artifact among the four BMGs,while the Ti Cu Zr Fe Sn Si Ag BMG is comparative to the CP-Ti.The MRI compatibility of BMGs is ranked as a sequence of the Au-,Zr-,Cu-and Ti-based alloys.Dependence of material magnetic susceptibility on artifact extent is also the case of the BMGs,even though it does not follow a simple linear relationship within a range of Δχv=30–180 ppm.These findings are of interest to reveal that the BMGs are potentially applied in the fields associated with an interventional MRI for MRI-guided surgeries.     

基于纳米压入法的Ti_((58-x))Cu_(42)Ni_x合金纳米力学行为研究

借助纳米压入测试方法,对Ti_((58-x))Cu_(42)Ni_x(x=0,5,10)合金进行测试,研究掺入不同含量Ni的Ti-Cu合金的纳米力学性能,采用压痕形成过程中塑性应变与总应变的比值来表征合金塑性。分别用Oliver-Pharr方法和基于压痕功修正算法对比分析实验结果,研究了压痕表面形态和合金力学参数。结果表明,随着Ti-Cu合金中Ni含量的增加,其塑性性能减弱,即弹性性能增强。在压入过程中Ti_(48)Cu_(42)Ni_(10)表面的凸起程度最大,Ti_(53)Cu_(42)Ni_5的凸起程度略小,Ti_(58)Cu_(42)凸起程度最小,且3种合金的耐磨性随着Ni含量的增加而变强。     

液态金属的自分离净化法

在高真空高频电磁悬浮熔炼装置上,系统地研究了去除液态 Ni 基合金中异质晶核的微观净化过程,比较了不同净化方法对合金过冷度的影响,并分析了它们的净化机理和净化效果。实验表明,采用熔融玻璃自分离净化法是一种高效而简便的微观净化法,使六元合金(Ni_(0.53)Fe_(0.33)Co_(0.14))_(73)B_(17)Si_8Nb_2获得了417K(0.32T_L)的大过冷度。用净化后的深过冷液态金属进行了快淬,已成功地制备出50μm 厚的非晶条带。在工程上,这一方法为实现应用合金的非晶化开辟了一条途径。     

ZrCuNiAlEr块体金属玻璃尺度效应的研究

通过磁悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了直径为2,4,6 mm的(Zr_(63.36/100)Cu_(14.25/100)Ni_(10.12/100)Al_(12/100))_(100-x)Er_x(x=0.5,1,1.5,2,2.5,3)块体金属玻璃棒状试样,研究了尺寸大小对合金力学性能的影响。结果表明,当x=2,2.5时,直径为2 mm的合金试样出现了大的压缩塑性变形,塑性变形量分别达到24.59%和24.93%。而?4和6mm合金试样的压缩塑性变形基本上无变化,这就说明该非晶合金的塑性随着尺寸的增大而下降,即非晶合金压缩塑性存在尺寸效应。弹性模量、屈服强度和断裂强度也随着合金尺寸的增加而下降,即随着非晶合金尺寸的增加其力学性能逐渐降低。     

Ce_(68)Al_(10)Cu_(20)Nb_2大块非晶表面钝化膜的研究

采用铜模冷铸法制备了Ce_(68)Al_(10)Cu_(20)Nb_2大块非晶合金,利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱技术(EIS)研究了合金在1mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为,并用扫描电子显微镜(SEM)对电化学钝化前后试样的表面形貌进行了表征,最后利用X射线光电子能谱(XPS)分析了电化学钝化处理获得的钝化膜的成分。结果表明:Ce_(68)Al_(10)Cu_(20)Nb_2大块非晶合金在1mol/L NaOH溶液中具有明显的自钝化现象,钝化区为-0.25~0.50V,维钝电流密度为10-5~10-6 A/cm~2;通过电化学钝化后获得的钝化膜可分为外部疏松层和内部致密层;外层主要是Ce的氧化物/氢氧化物和Nb的氧化物,内层则由Ce,Cu和Al的氧化物/氢氧化物和Nb的氧化物构成,钝化膜从外到内,随深度增加,氢氧化物含量逐渐减少,氧化物含量逐渐增加。     

La 对非晶 Ni_(63)Zr_(37)合金表面状态的影响

采用俄歇电子能谱和 X 射线光电子能谱,并结合氩离子原位溅射剥层研究了非晶 Ni_(63)Zr_(37)及Ni_(63)Zr_(32)La_5合金条带自由侧和贴辊侧的表层成分分布及元素的化学状态。结果表明,非晶 Ni_(63)Zr_(37)合金条带贴辊侧氧化层较自由侧厚且 Zr 的表面偏聚较为显著;加入 La 后,显著地改变了 Ni_(63)Zr_(37)合金条带两侧的表面状态;在合金条带表面及近表面,Ni 以金属态弥散分布在 Zr 和 La 的氧化物上,其电子状态受氧化物的影响;条带表层 Zr 的氧化物由 ZrO_x(1相似文献