高流变成型法对Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8块体非晶合金β弛豫及热稳定性作用规律

以Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8为研究对象,结合差示扫描量热法和X射线衍射法,以电阻法探索高流变成型法对块体非晶合金β弛豫及热稳定性的作用规律。升温速率为10 K/min的验证试验表明,电阻法所标定样品的β弛豫开始温度T_β、一次晶化开始温度T_(x-onset)及其区间等特征参数均与差示扫描量热法结果相吻合。这证明电阻法探索β弛豫及热稳定性的有效性。为进一步获得更细致信息,以升温速率1 K/min约化电阻率曲线揭示,高流变成型法成型后样品的T_β大幅提前,且β弛豫所致电阻率变化值Δ_(ρrel)显著增加,表明高流变成型法显著增强该块体非晶合金β弛豫强度;成型后T_(x-onset)滞后且晶化温度区间ΔT_x变宽,反映高流变成型法提高了该块体非晶合金的热稳定性。这一结论得到不同温度水淬样品X射线衍射结果证实,尽管成型前后的最终晶化相并未改变。     

等温时效对Cu_(38)Zr_(46)Al_8Ag_8大块非晶合金结构弛豫影响的内耗研究

采用多功能内耗仪,测定了在5种频率下经不同等温时效处理的Cu38Zr46Al8Ag8大块非晶合金内耗-温度(Q-1-T)曲线。结果表明,经等温时效处理的试样的内耗峰值和峰温均比未经处理的试样低;等温时效温度相同情况下,随着等温时效时间的延长,试样的内耗峰值逐渐减少,对应的内耗峰温降低;在等温时效时间相同的情况下,随着等温时效温度的增加,内耗峰温降低。并利用结构弛豫理论分析了等温时效处理对结构弛豫的影响。     

电阻法和DSC法研究Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金结构变化的对比

采用电阻法和DSC法研究了Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金加热过程中的结构变化,并对两种方法的测量结果进行对比。结果表明:电阻法和DSC法所能探测到的Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金加热过程中结构转变的特征温度吻合度很高;在1 K/min升温速率下,DSC法无法探及热效应微弱的弛豫机制的改变和玻璃转变,而电阻法却能敏锐探测到这些结构的变化;温度测量范围较高的电阻法探测到Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8非晶合金在更高温度下发生第二阶段晶化。     

Zr_(57)Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)Nb_5非晶合金的高温压缩性能研究

通过高温压缩试验,研究了Zr_(57)Cu_(15. 4)Ni_(12. 6)Al_(10)Nb_5非晶合金在温度为411～461℃,应变速率为0. 0005～0. 1 s-1条件下温度和应变速率对流变应力的影响,并分析了应变速率敏感系数随温度和应变速率的变化趋势。运用示差扫描量热法(DSC)确定合金在各温度下的可加工时间,根据试验数据绘制出真实应力-应变曲线,计算得到应变速率敏感性指数,并利用X射线衍射(XRD)分析了热压后样品的组织。结果表明:合金在热压过程中的流变应力与温度负相关,与应变速率正相关,且符合"自由体积"理论。经过热压后的样品组织基本保持了非晶态。当温度为446～456℃、应变速率为0. 001～0. 01 s-1时,应变速率敏感性指数约等于1,可作为Zr57Cu15. 4Ni12. 6Al10Nb5非晶合金在过冷液相区的最佳成形条件。     

Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu_(12.5)Ag_5非晶合金压痕下方剪切带形貌的研究

以Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5块体非晶合金作为研究对象,采用界面压痕技术和扫描电子显微镜,分别对铸态、轧制态以及轧制-退火态试样压痕下方的剪切带形貌进行了研究。实验结果表明,铸态试样以半圆形剪切带为主,同时存在少量的射线状剪切带,并且形貌比较规则;轧制态试样的剪切带形貌变得很不规则,很难分辨半圆形和射线状剪切带,并且随着变形量的增加,剪切带形貌的不规则程度增加;轧制-退火态试样中重新出现了规则的半圆形和射线状剪切带,变形量对剪切带形貌几乎没有影响。这些结果说明,轧制态试样压痕下方剪切带形貌不规则的主要原因是轧制变形使剪切带中自由体积含量显著增加。     

结构弛豫对Zr_(64.13)Cu_(15.75)Ni_(10.12)Al_(10)块体非晶合金硬度和剪切带特征的影响

通过接近玻璃转变温度的等温退火获得不同弛豫状态的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10块体非晶合金样品。利用维氏显微硬度计和洛氏硬度计研究结构弛豫对合金硬度和压痕周围剪切带特征的影响规律。结果表明:在590K等温退火处理使Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10块体非晶合金发生焓弛豫行为,其维氏显微硬度随退火时间的延长较快增加后趋于稳定,而大载荷洛氏硬度对结构弛豫不敏感。通过洛氏压痕周围剪切带特征的研究,定量比较了结构弛豫对剪切带间距、数量的影响规律。     

Zr_(65)Al_(10)Ni_(10)Cu_(15)非晶合金的超塑性

Ｚｒ６５Ａｌ１０Ｎｉ１０Ｃｕ１５非晶合金的超塑性１９９０年代初发现具有６０Ｋ以上宽的过冷液相区和强的非晶形成能力的Ｚｒ基合金,能够通过非晶粉末固结法或在低冷却速度下铸造来生产大块非晶合金材料。研究了具有很大过冷液相区（１０５Ｋ）的Ｚｒ６５Ａｌ１０Ｎｉ...     

退火温度对Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金电化学性能的影响

通过差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、动电位极化法和电化学阻抗图谱(EIS),研究了退火温度对Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金在3.5%的NaCl溶液中电化学性能的影响。结果表明,升温速率为10K/min时,试样的玻璃化转变温度Tg为689.0K,晶化温度Tx为733.3K。铸态试样以及在623K和723K退火30min的试样具有非晶结构,在823K和923K退火30min试样发生晶化并且随着温度的升高晶化程度逐渐增加。随着退火温度升高,铸态试样以及在623～923K退火30min试样的自腐蚀电位先正移然后负移,腐蚀电流密度先减小然后增加,容抗弧半径先增加然后减小,表明耐腐蚀性先增强然后减弱,且在723K退火后耐腐蚀性最好,在923K退火后耐腐蚀性最差。     

Nb添加对Zr_(50.5-x)Al_9Ni_(4.05)Cu_(36.45)Nb_x非晶合金热稳定性及力学性能的影响

采用铜模铸造法,制备了直径为2 mm的Zr50.5-xAl9Ni4.05Cu36.45Nbx(x=0,1,2,4,摩尔分数,%)完全非晶棒材。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热计(DSC)和力学性能试验机对合金的相组成、结构、热物性参数和力学性能进行研究。结果表明:添加Nb对所研究合金的玻璃转变温度Tg影响不大,但提高了晶化温度Tx和过冷液相区ΔTx;当x=4时,合金具有最高的玻璃转变温度Tx=773.4 K和最大过冷液相区ΔTx=68.1 K。依据耐温和热塑性成形要求,非晶合金的热稳定性可用玻璃转变温度Tx和过冷液相区ΔTx来分别表示。随着合金中Nb添加量的增加,非晶合金的双重热稳定性提高。非晶合金的断裂强度随着Nb添加量的增加先减小后增加,当x=4时,合金的最高断裂强度为2032 MPa。     

Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织及扩散行为

采用等温退火Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金的方法获得了粗晶态组织,通过微观组织的转变规律研究了粗晶态与非晶态合金扩散行为之间的关系。试验结果表明:退火后的Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织随着温度的增加,合金的组织越稳定。根据Fick第二定律的薄膜解方程,获得了粗晶态合金扩散系数与温度之间的关系,通过拟合发现满足Arrhenius规则。Ni原子在粗晶合金中扩散的激活能为2.256 e V,该值远大于非晶合金,这一现象主要归因于板条状组织的晶界上原子排列较为规整,晶界所占的比例较少,所以获得的有效扩散系数主要源于原子在晶粒内部的扩散。     

半固态处理对Zr_(60)Cu_(17.5)Al_(7.5)Ni_(10)Ti_5非晶形成能力和力学性能的影响

采用铜模吸铸法将Ti元素添加到Zr65Cu17.5Al7.5Ni10非晶合金中,制备得到直径为3 mm的大块非晶合金。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热仪(DSC)和微机控制电子式万能试验机等研究半固态处理对Zr60Cu17.5Al7.5Ni10Ti5大块非晶合金的微观组织结构、非晶形成能力、压缩力学性能以及断口形貌的影响。结果表明:半固态处理技术对非晶合金材料的组织结构和力学性能有很大的影响,能够提高非晶合金的强度和塑性;半固态下Zr60Cu17.5Al7.5Ni10Ti5表现出较好的非晶形成能力,表征非晶形成能力的参数Trg为0.618 9,过冷液相区△Tx达到40 K;且当吸铸电压为7 kV时试样的塑性最好,为1.94%,强度为1 487.411 MPa。     

Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金的腐蚀行为

通过浸泡法、动电位极化法、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)和X射线光电子能谱(XPS),研究了Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金分别在3.5%的NaCl、1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中的腐蚀和电化学性能。结果表明,试样在3.5%的NaCl、1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中浸泡2 256h后,肉眼未发现明显腐蚀。SEM观察发现试样发生局部腐蚀,耐腐蚀性在3.5%的NaCl溶液中最差,在1mol/L的NaOH溶液中次之,在1mol/L的H_2SO_4溶液中最好。动电位极化测试结果表明,在3.5%的NaCl溶液中未发生钝化,由于Cl~-的破坏作用,钝化膜发生局部溶解,腐蚀电流密度最大,耐腐蚀性最差。在1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中发生钝化,生成致密而稳定的钝化膜,且在1mol/L的H_2SO_4溶液中自腐蚀电位和点蚀电位更高,腐蚀电流密度更小,钝化区更宽,钝化膜的稳定性和保护性能更好,耐腐蚀性更好。EDX和XPS分析表明,试样在3.5%的NaCl、1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中的腐蚀产物主要为ZrO_2、Cu_2O、Al_2O_3、NiO和Nb_2O_5。     

Cu_(46)Zr_(47)Al_(17)非晶合金的结构弛豫和晶化动力学

利用铜模铸造法制备了Cu46Zr47Al7非晶合金,使用盐浴法对该材料进行了等温退火处理。并用DSC和XRD研究了其晶化过程、玻璃转变和晶化动力学。结果表明:该合金的玻璃转变和晶化激活能分别为452、331 kJ/mol。根据VFT方程知:Al的加入能提高Cu-Zr非晶合金的非晶形成能力。在低于玻璃转变温度下热处理可导致结构弛豫。Cu46Zr47Al7非晶合金的晶化过程为首先析出准晶相,然后转变为稳定的Cu10Zr7和CuZr2,同时还有一些未知相。     

温度对Cu_(50)Zr_(50)非晶合金晶化激活能和热稳定性影响

通过拟合计算和退火的方法研究了熔体温度对Cu50Zr50非晶的晶化激活能和热稳定性的影响。结果表明,熔体温度越高,非晶晶化激活能越高,非晶形核所需要克服的能量势垒越大,原子的移动能力越低,非晶越不易形核晶化,非晶的热稳定性越好。     

Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金纳米材料的晶界扩散行为

通过对Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金在过冷液相区等温热处理的方法制备了纳米材料,采用磁控溅射法获得了Ni/Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8纳米材料扩散偶,利用二次离子质谱法研究了Ni原子在纳米材料晶界原子扩散机制。结果表明:在703~723 K温度范围内,α与β参数均满足B类型区域扩散特点。根据Suzuoka方程解可以获得晶界扩散系数δD_(gb)与温度之间的关系曲线,通过拟合发现:晶界扩散系数δD_(gb)服从Arrhenius规则,同时Ni原子在两种纳米材料晶界处的扩散激活能均呈现出相同值,即Q_(gb)≈1.433 e V。该结果说明不同状态纳米材料可能具有相似的微结构;此外,由于通过等温退火法获得的纳米材料中存在三叉晶界,内部可能存在一定数量的准空位,当外界提供能量时,外来原子可能通过原子跳跃以及多原子方式进行运动,从而降低整个体系的Gibbs自由能。同时与粗晶态合金相比,也进一步证实了晶态材料的原子扩散行为主要取决于晶界数量及拓扑结构。     

表面粗糙度对Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5块体非晶合金塑性的影响(英文)

将Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5(Vit105)块体非晶合金棒用水砂纸和抛光膏打磨到不同粗糙度,研究表面粗糙度对试样压缩变形行为的影响。结果表明,随着试样表面粗糙度的降低,屈服强度并没有明显变化,但压缩塑性从2.3%提高到4.5%。在扫描电镜下观察断裂试样的侧面发现,塑性越大的试样,剪切带的密度越大。因此,对于非晶合金,要得到较大的塑性,降低表面粗糙度是必要的。     

过冷液态Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8块体非晶合金的相分离及组织演变（英文）

通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和透射电子显微镜(TEM)研究了退火温度对Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8金属玻璃微观结构演化的影响。结果表明,快速凝固获得的样品为典型的非晶态结构。当样品在703 K保温20 min时,均一的非晶基体相分离成2种非晶合金,即,发生相分离。由于相分离结构与非晶基体在等温退火过程是竞争的关系,这个结构很容易向晶化态进行转变,形成AlZr_2和AlAg_3相。Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8金属玻璃的微观结构在过冷液相区等温退火过程中经历了局部结构转变,相分离以及纳米晶转变,这个过程意味着Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8金属玻璃的微观结构对退火温度十分敏感。此外,相分离的形成可以加速纳米晶的形成。     

304不锈钢毛细管/Zr_(53.5)Cu_(26.5)Ni_5Al_(12)Ag_3块体非晶合金复合材料的制备与性能研究

采用渗流法成功制备出不同体积分数的304不锈钢毛细管/Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3块状非晶复合材料,分析了该复合材料的性能和变形行为.利用万能力学试验机进行性能测试,利用白光干涉轮廓测量仪、X射线三维成像和SEM观察样品表面及断口形貌.结果表明:复合材料的塑性得到显著改善,其中毛细管体积分数为34%时,复合材料的压缩应变可达约20%,同时伴有明显的加工硬化现象,其加工硬化量与毛细管含量有关.复合材料以近45°的剪切方式断裂,表面较为平坦,毛细管撕裂与界面脱粘形成裂纹扩展路径.剪切带的数量随毛细管体积分数增加而增加,毛细管包裹的非晶基体发生剪切变形滞后于毛细管外部的基体.     

Ti离子辐照下Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5非晶合金的晶化行为及腐蚀性能

研究了40 k V Ti离子辐照对Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金晶化行为和腐蚀性能的影响。通过X射线衍射和差示扫描量热分析,结果表明离子辐照导致样品发生晶化,其物相与退火晶化物相有明显差异。与8.1×1017ions/cm2剂量相比,辐照剂量为2.7×1017ions/cm2时晶化量更多。电化学极化曲线和扫描电镜结果表明,辐照后样品在Na Cl溶液中的腐蚀类型为点蚀,在Na OH溶液中为均匀腐蚀,辐照后样品在两种测试溶液中的耐腐蚀性能均比铸态样品好。     

等温退火和预压处理对Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8大块非晶合金力学性能的共同影响（英文）

研究等温退火和预压处理对Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8大块非晶合金力学性能的共同影响。首先,将铸态样品在743 K退火10 min,然后对退火后的样品进行预压处理,在800 MPa压力下分别预压1、3、5和10 h。结果表明,退火处理后在非晶基体中形成了尺寸为10 nm左右的纳米晶并极大地湮灭了自由体积,从而导致大块非晶合金完全丧失塑性。在800 MPa下预压处理合适的时间(5 h)可以部分地恢复自由体积,进而部分地恢复大块非晶合金的塑性。而过长的预压时间(10 h)将导致自由体积的再次减小,主要源于纳米晶的过分长大。