Cu模吸铸法制备Cu-基块体非晶合金

采用磁悬浮熔炼和Cu模吸铸工艺成功制备了圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金，试样表面平滑且具有典型的金属光泽。试验制备的圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金的直径尺寸小于Ф5mm，该成分的块体非晶合金具有较强的非晶形成能力，其玻璃转变温度Tg=723K，晶化温度t=773K，过冷度△T=50K，约化玻璃转变温度Trg=0.753。     

二元共晶比例法制备铜基大块非晶合金

采用二元深共晶比例法,设计了系列Cu-Ti-Zr-Ni非晶合金成分.采用传统的铜模铸造法,由成分为Cu52.55Ti30.05Zr11.4Ni6与Cu53.1Ti31.4Zr9.5Ni6的两种合金可以制备出临界直径达5 mm的完全非晶组织.两合金均具有较高的约化玻璃转变温度(Trg),分别为0.603与0.598,其合金成分更加接近体系深共晶点,因而具有良好的玻璃形成能力.其中Cu52.55Ti30.05Zr11.4Ni6的玻璃转变温度(694 K)与过冷液相区宽度(52 K)均较高,表明该合金具有良好的热稳定性.     

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。     

Ti对Cu-Zr合金非晶形成能力的影响

采用铜模吸铸法制备楔形Cu-Zr-Ti系列非晶合金;用X射线衍射、差式扫描量热仪对合金的非晶形成能力和热稳定性进行了研究.结果表明:Ti的加入可以明显改善Cu-Zr合金的非晶形成能力.Cu56Zr36Ti8合金的XRD曲线呈漫射峰,为完全非晶,其玻璃转变温度为696 K,晶化温度为763 K,过冷液相区△T=Tx-Tg=67 K,具有较好的热稳定性.     

Co对Ti-Zr-Be-Cu块体非晶形成能力及热稳定性的影响

采用铜型铸造法制备直径为12mm的Ti35Zr30Be27.5-xCu7.5Cox(x=3.5,7.5,11.5)系列块体非晶合金。采用X射线分析(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)研究了Co元素含量变化对Ti-Zr基合金的非晶形成能力、结构变化以及热稳定性的影响。结果表明,随着Co元素替代部分Be元素(x=3.5,7.5),合金的非晶形成能力由5mm显著提高到12mm,进一步增加Co元素含量(x=11.5)时,非晶形成能力迅速降低,其形成能力不足5mm;但随着Co含量的变化,Ti35Zr30Be27.5-x Cu7.5Cox(x=3.5,7.5,11.5)系列块体非晶合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别从x=0时的636K和718K降低到x=11.5时的612K和647K。讨论了Co元素的添加对Ti35Zr30Be27.5-xCu7.5Cox(x=3.5,7.5,11.5)合金结构变化的影响。     

ZrCuNiAl块体非晶合金的玻璃形成能力与动力学行为

利用铜模铸造法制备了Zr53Cu187Ni12Al16.3、Zr519Cu23.3Ni105Al14.3和Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金,3种合金形成非晶的最大临界尺寸分别为6 mm、10 mm和14 mm.采用三点压弯式黏度仪、差热分析仪(DTA)研究了上述非晶合金过冷液体的黏度、脆性系数及临界冷却速度对玻璃形成能力的影响.结果表明:在3种合金中,Zr50.7Cu28Ni5Al12.3不仅具有最高的过冷液体黏度,而且具有最低的动力学脆性系数m (51.2)和临界冷却速率Rc(9.8 K/s),这导致该合金具有极强的玻璃形成能力.     

Cu-Zr-Al-Nb块体金属玻璃的非晶形成能力和力学性能（英文）EI北大核心CSCD

采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备不同直径的Cu46Zr44Al5Nb5非晶合金,并研究其非晶形成能力和力学性能。XRD分析、DSC曲线和透射电镜的选区电子衍射花样结果表明,直径分别为3,4,6 mm的合金棒均为全非晶结构,该合金成分具有良好的玻璃形成能力和热稳定性,其过冷液相区宽度和约化玻璃转变温度分别为52 K和0.60。由TTT曲线计算得出合金的玻璃形成临界冷却速率为3.985 K/s。不同尺寸合金棒凝固过程中的冷却速率不同,导致制得不同直径合金棒的X衍射峰强度、晶化焓和断裂强度呈现显著差异。     

Cu-Zr-Al-Nb块体金属玻璃的非晶形成能力和力学性能（英文）

采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备不同直径的Cu46Zr44Al5Nb5非晶合金,并研究其非晶形成能力和力学性能。XRD分析、DSC曲线和透射电镜的选区电子衍射花样结果表明,直径分别为3,4,6 mm的合金棒均为全非晶结构,该合金成分具有良好的玻璃形成能力和热稳定性,其过冷液相区宽度和约化玻璃转变温度分别为52 K和0.60。由TTT曲线计算得出合金的玻璃形成临界冷却速率为3.985 K/s。不同尺寸合金棒凝固过程中的冷却速率不同,导致制得不同直径合金棒的X衍射峰强度、晶化焓和断裂强度呈现显著差异。     

Cu基Cu-Zr-Al块体非晶合金的成分设计

利用变电子浓度经验判据，从Cu—Zr亚组元体系中的最深共晶点Cu61．8Zr38.2和次深共晶点Cu56Zr44出发，连接第三组元Al，建立(Cu61.8Zr38．2)1-xAlx和(Cu56Zr44)1-xAlx变电子浓度线．电子浓度在1．24—1．30的(Cu61．8Zr38．2)1-xAlx合金可通过铜模吸铸法形成直径为3mm的块体非晶；对于(Cu56Zr44)1-xAlx系列合金，块体非晶形成的电子浓度区间为1．28-1．36．热分析结果表明，每条变电子浓度线上块体非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力随电子浓度增大而增加．其中，(Cu61．8Zr38.2)1-xAlx变电子浓度线上的非晶合金Cu58．1Zr35．9Al6(e／α=1．3)具有最高的热稳定性和最大的玻璃形成能力，其特征参数Tg=760K，Tg／Tl=0．648，皆高于已报道的最优成分Cu55Zr40Al5(Tg=722K，Tg／Tl=0．614)。     

Zr-Al-Ni-Fe块体非晶合金的成分设计与优化

以等电子浓度和等原子尺寸为判据,以Zr-Al-Ni-Fe合金系为研究体系,设计并制备了7种电子浓度和平均原子尺寸相等但成分不同的系列块体合金.XRD结果表明,只有靠近Zr-Al-Ni三元系的4个合金得到块体非晶;DSC和DTA结果表明,这4个合金中的最佳成分,即具有最高玻璃形成能力和最好热稳定性的合金是Zr60 7Al15.5Ni15.5Fe8.3,其特征热力学参数Tg=710 K,Tx=770 K,△Tx=60 K,Tg/Tm=0.607,Tg/Tl=0.552.     

Microstructure and mechanical properties of Zr-Cu-Al bulk metallic glasses

Zr49Cu46Al5 and Zr48.5Cu46.5Al5 bulk metallic glasses（BMGs） with diameter of 5 mm were prepared through water-cooled copper mold casting. The phase structures of the two alloys were identified by X-ray diffractometry（XRD）. The thermal stability was examined by differential scanning calorimetry（DSC）. Zr49Cu46Al5 alloy shows a glass transition temperature, Tg, of about 689 K, an crystallization temperature, Tx, of about 736 K. The Zr48.5Cu46.5Al5 alloy shows no obvious exothermic peak. The microstructure of the as-cast alloys was analyzed by transmission electron microscopy（TEM）. The aggregations of CuZr and CuZr2 nanocrystals with grain size of about 20 nm are observed in Zr49Cu46Al5 nanocrystalline composite, while the Zr48.5Cu46,5Al5 alloy containing many CuZr martensite plates is crystallized seriously. Mechanical properties of bulk Zr49Cu46Al5 nanocrystalline composite and Zr48.5Cu46.5Al5 alloy measured by compression tests at room temperature show that the work hardening ability of Zr48.5Cu46.5A15 alloy is larger than that of Zr49Cu46Al5 alloy.     

Zr52.5Ni14.6Al10Cu17.9Ti5块体玻璃合金等温晶化与结构转变

对采用射流成形方法制备了Ｚｒ５２．５Ｎｉ１４．６Ａｌ１０Ｃｕ１７．９Ｔｉ５块体玻璃合金进行等温退火,利用Ｘ射线衍射和ＳＥＭ及ＴＥＭ分析了块状玻璃态合金等温晶化时相转变及组织转变。     

添加微量Fe对Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响(英文)

通过磁悬浮熔炼和铜模吸铸法制备直径3mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xFex(x=0,1,2,3,4)合金试样,研究Fe元素的微量添加对Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响。研究表明,合理添加Fe元素(不超过3%,摩尔分数)导致约化玻璃转变温度Trg(=Tg/Tl)和参数γ(=Tx/(Tg+Tl))增大,因而其非晶形成能力增大,但添加过量的Fe元素(4%)会导致其非晶形成能力的降低。添加Fe元素也会显著地改善Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃的压缩塑性及提高其压缩断裂强度,当Fe元素的添加量为2%时,直径3mm、长度6mm的试样在压缩时出现一定的塑性及加工硬化现象。Fe元素添加量为4%形成的金属玻璃基复合材料,同样也显示良好的压缩塑性和高的压缩断裂强度。     

Nanostructured bulk glassy Cu_(60)Zr_(30)Ti_(10) alloy with high strength and good ductility in cast state

1　INTRODUCTIONSinceaseriesofmetallicbulkglassyalloyswithexpectedmechanicalpropertiesandhighglassformingabilityhavebeenfound[13] ,particularattemptshavebeendonetoimprovethemechanicalpropertiesoftheglassyalloystomeetengineeringapplications .Bycrystallizingthemetallicglasses ,nanostructuredal loyscontainingnanocrystallinephasesandglassyma trixwereobtainedandthemechanicalpropertiesofthealloyswereenhancedbyhomogeneousdispersionofnanoscalemetallic particlesintheAl [4 ,5] ,Fe Ni [6 ] andMg [7]…     

Cu50 Zr42 Al8块体金属玻璃的组织和力学性能

采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了Cu50Zr42Al8块体金属玻璃,研究了其楔形试样的组织演变.随着熔体凝固过程中冷却速度的变化,楔形试样中存在表面全非晶区,中心晶体区以及二者之间的过渡区域,并确定Cu50Zr42Al8块体金属玻璃临界尺寸为4.8 mm.分别考察了φ4 mm铸态完全非晶棒和φ5 mm非晶复合棒的力学性能.φ4 mm非晶棒的压缩断裂强度,弹性应变和塑性应变分别为2260 MPa,2.0%,0.4%,几乎没有塑性变形.而φ5 mm铸态非晶复合棒的屈服强度、断裂强度分别为1670MPa、1849 MPa,弹性应变和塑性应变分别为1.6%和1.9%.非晶基体中存在的马氏体相CuZr和正交晶相Cu10Zr7的竞争影响了非晶复合棒的最终力学行为.     

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。     

Zr50Ti5Cu18Ni17Al10块体金属玻璃的热稳定性和力学性能

采用差示扫描量热仪以连续加热的方式研究了Zr50Ti5Cu18Ni17Al10块体金属玻璃的热稳定性。其玻璃转变激活能(Eg)以及晶化激活能(Ep1和Ep2)分别为438±11,284±8和323±11kJ/mol。采用压缩试验研究了金属玻璃的室温力学性能,初始应变速率为1×10-4s-1。直径为3mm的金属玻璃棒呈现良好的力学性能,最大塑性应变达3%,杨氏模量和断裂强度的最大值分别为90GPa和1968MPa。多条剪切带的交织、分叉和滑移以及宽度为60?m的较大临界剪切台阶是Zr50Ti5Cu18Ni17Al10块体金属玻璃具有较高压缩塑性的主要原因。     

压力诱发结构驰豫对Zr55Cu30Al10Ni5大块非晶合金玻璃转变的影响

采用非等温差热扫描量热分析方法，研究了压力对Zr55Cu30Al10Ni5大块非晶合金玻璃转变的影响。用Kissinger方程计算其玻璃转变的表观激活能。实验表明：玻璃转变与加热速度有关，具有动力学效应。不同压力下，大块非晶合金在远低于玻璃转变温度等温退火后，其玻璃转变温度和玻璃转变表观激活能均呈现出非单调的变化。     

ZrCuAlSi大块非晶合金变温晶化行为

利用铜模吸铸法制备Zr46.3Cu43.3Al8.9Si1.5(at%)大块非晶合金,利用示差扫描量热(DSC)仪研究合金连续升温过程中的晶化行为,利用Kissinger方法计算其特征温度表观激活能,利用Doyle方法计算其局域激活能。结果表明,Zr46.3Cu43.3Al8.9Si1.5大块非晶合金具有良好的热稳定性。利用Kissinger方法计算得到其玻璃转变激活能Eg为395.4kJ/mol、晶化起始激活能Ex为343.2kJ/mol、晶化峰的激活能Ep为343.0kJ/mol。Doyle方法计算其局域激活能表明,其晶化过程中,激活能明显越过一能量势垒后,再呈现逐渐减小的趋势。     

Cu-Zr-Al-Ti块体非晶合金的成分设计与晶化研究

在三元Cu-Zr-Al非晶合金的基础上,通过运用等电子浓度和等原子尺寸成分设计规则来引入第四组元Ti,将合金系拓展到Cu-Zr-Al-Ti四元合金体系,并在该四元系的等电子浓度面和等原子尺寸面的交线上进行成分设计。对设计的合金成分采用铜模吸铸法得到直径为3 mm的棒状样品。对铸态样品微观组织的分析表明:在设计的六个合金成分中有两个成分(即:Cu58Zr33Al6 Ti3和Cu56.9 Zr31.5 Al5.6 Ti6)可以形成块体非晶合金。示差扫描量热(DSC)分析的结果表明:Cu58 Zr33 Al6 Ti3的非晶形成能力(GFA)大于Cu56.9Zr31.5Al5.6Ti6和基础成分Cu58.1Zr35.9Al6的GFA。采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对块体非晶合金Cu58Zr33Al6Ti3的晶化过程进行了研究。结果表明,Cu58Zr33Al6Ti3块体非晶合金的晶化分两个阶段进行:合金的初始晶化主要是对应着Cu10Zr7相的析出;而晶化的第二阶段是Cu10Zr7、Cu8Zr3和AlCu2Zr(Ti)三个相同时析出。对非晶合金在等温退火过程中组织结构转变进行了分析和讨论。