Sc对Zr基块体非晶合金晶化动力学的影响

以海绵锆为原材料,利用浇包型坩埚电弧炉倾斜铸造法制备Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元块体非晶合金楔形试样,研究活性元素Sc对合金玻璃形成能力及晶化动力学参数的影响。结果表明:Sc的加入可显著增大合金的最大非晶形成厚度,但对合金过冷液相区温度范围所表征的热稳定性影响较小。Sc虽然使合金的晶化激活能降低,但使晶化孕育期时间常数增大,晶化频率因子减小,二者的综合作用使合金晶化孕育期延长,过冷倾向增大,玻璃形成能力提高。     

氧含量及过热度对铸态Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积玻璃合金微观组织结构及力学性能的影响

利用射流成型法制备了厚度为2mm的Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金属玻璃薄板,通过控制氧含量和过热度来改变玻璃薄板中淬态结晶相的体积分数。研究表明：低的氧含量水平和高的过热度有利于提高该合金的 玻璃形成能力,形成完全非晶的合金;完全非晶的2mmZr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积金属玻璃薄板其断裂应力为1710MPa,弹性模量为80GPa,弹塑性为2.2%,提高合金中的氧含量水平或者降低熔体过热度都有利于结晶相析出,基体中出现2%和6%的结晶相时,断裂应力分别降为1580MPa和1220MPa。淬态结晶相的析出改变了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5大体积金属玻璃剪切流变的变形方式,使材料脆断。     

Ni-Ti-Zr-Al-Cu-Si块体非晶合金的形成及压缩性能

利用DSC，DTA，XRD研究了NiTiZrAlCuSi块体非晶合金的形成。采用铜模铸造工艺使块体金属玻璃最大直径从Ni42Ti25Zr25Al8合金的小于0．5mm增加到Ni42Ti20Zr25Al8Cu5的1mm，然后增加到Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金的4mm。在Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5和Ni42Ti20Zr20.5Al8Cu5Si4.5合金中获得最大的约化玻璃转变温度Trg（=Tg／T1）及最大的过冷液相区△Tx（=Tx-Tg），分别为0．570和93K。Si显著增加玻璃形成能力主要是抑制引起异质形核的Ni（TiZr）相和（TiZr）（CuAl）2相的形成。室温压缩实验表明：Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金抗压断裂强度为2724MPa。     

Zr50Ti16.5Cu15Ni18.5金属玻璃组织和机械性能

部分结晶的纳米合金强度与熔体转鼓离心快冷成形带的非晶态合金强度相当，如纳米级晶体，占40%(体积)的Zr57Cu20Al10Ni8Ti5的非晶合金屈服强度可达到1700MPa，断裂强度可达1780MPa，而结晶的合金延性降低了。近年来，俄罗斯学者对锆基非晶合金，如Zr55Ni5Cu30Al10和纳米级晶体合金Zr53Cu20Ni10Ti5Al12的组织和性能进行了研究。合金熔体首先用快冷法制成0.3mm×3mm的窄带，然后制备成拉伸试样并用X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)、热差分析(DSC)等检验手段观测该试样。拉伸试验和组织观察分析结果表明，在整个试验温…     

电脉冲孕育处理对Zr基块体非晶热稳定性及退火晶化的影响

通过先对Zr55Ni5Al10Cu30合金熔体施加脉冲电流处理,再利用非真空吸铸法制备出Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的方式,研究了电脉冲孕育处理对非晶热稳定性及退火晶化的影响。差分扫描量热(DSC)及X射线衍射(XRD)分析结果表明:经电脉冲孕育处理后Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的玻璃转变温度上升,晶化温度降低,过冷液相区变窄,同时玻璃转变激活能和晶化激活能有所减少。电脉冲孕育处理没有改变Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金退火晶化相演变过程,但提高了非晶退火晶化率。电脉冲孕育处理对Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的晶化起到了促进作用。     

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。     

Sn对ZrTiNiCuAl非晶合金玻璃形成能力的影响

研究了固溶元素Sn掺杂对Zr52.5Ti5Ni14.6Cu17.9Al10非晶合金玻璃形成能力（GFA）的影响，结果发现，掺杂不同含量的Sn会使玻璃化温度Tg,晶化温度Tx不同程度地向高温移动，但对合金熔化温度Tm温度不大。当Sn的摩尔分数为1．86％时，合金玻璃化温度Tg提高了17℃，晶化温度Tx提高了36℃，从而使△Tx提高了19℃，玻璃化温度与合金熔点温度的比值Trg由0.63提高到0.65分析了Sn元素对Tg,Tx及玻璃形成能力的影响。     

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。     

稀土Gd掺杂对锆基块体非晶合金玻璃形成能力及力学性能的影响

适量的Gd掺杂可提高Zr50.7Cu28Ni9Al12.3块体非晶合金的玻璃形成能力,当Gd元素掺杂量(原子分数)为1%时,即(Zrs0.7Cu28Ni9Al12.3)99Gd1,柱状非晶合金直径可达16 mm(不掺杂时为14 mm).稀土Gd掺杂降低了锆基块体非晶合金的断裂强度与塑性变形能力.随着Gd含量的增加,其断裂方式由单一的剪切断裂转变为剪切断裂与破碎断裂的复合形式,且含Gd元素掺杂的非晶合金断口呈现了脉状纹络与纳米周期性条纹共存的特征.     

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。     

Formation of Bulk Metallic Glasses from Cu-Zr Based Alloys with Yttrium Addition

采用工业级的低纯Zr,通过稀土Y的微合金化作用,制备Cu46Zr46Al8非晶合金。结果表明:Y能有效提升Cu46Zr46Al8合金的玻璃形成能力,主要原因是Y能吸附液态合金中溶解的氧,起到晶化合金的作用。当Y的添加量为2at%,3at%时,效果最为明显。经过Y微合金化后的非晶合金的抗压缩断裂强度超过2GPa,高于用高纯原料制备的非晶,但是塑性明显下降。     

微合金化对U-Co金属玻璃形成能力的影响

U-Co系具有较宽非晶成分区间,但其玻璃形成能力(GFA)较差。针对该体系的U_(69.2)Co_(30.8)合金,选择不同类型的元素M(M=Sn,Si,Be,Cu,Pd,Y,Zr)进行微合金化,采用铜辊甩带方法制备U_(69)Co_(30)M_1非晶合金条带样品,结合X射线衍射与差示扫描量热技术研究了微合金化对合金GFA的影响。结果表明,Sn添加对U-Co合金的GFA具有明显改善作用,Si次之,Be、Cu影响不大,Pd、Y、Zr起到恶化效果。结合合金熔化行为的改变和GFA与M元素的熔点、电负性、原子尺寸及M-C混合焓等参数的关联性分析,初步揭示出微合金化对U-Co合金GFA的影响机制,其本质应该与改变合金液体稳定性和晶化驱动力有关。     

反复熔炼对Zr基大块非晶合金玻璃形成能力的影响

研究了反复熔炼对Zr60Al15Ni25和Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金的玻璃形成能力的影响。DSC分析表明，随着熔炼次数的增多，Zr60Al15Ni25非晶合金的玻璃转变温度和晶化开始温度都提高，而Zr60Al7.5Ni10Cu17.5非晶合金的特征温度基本没有发生变化。Zr60Al15Ni25合金的熔化焓由于反复熔炼而降低，在热力学上有利于非晶相的形成。根据反复熔炼对铸锭凝固组织进而对合金熔体中的短程序的影响，讨论了玻璃形成能力的变化及原子间的结合力对短程序尺寸的影响，分析了2种合金对反复熔炼处理的敏感性的不同。     

Role of yttrium in glass formation of Ti-based bulk metallic glasses

Starting with Zr of two different purities, Ti-based bulk metallic glasses (BMGs) with a nominal composition of Ti40Zr25Cu12Ni3Be20 were prepared. The effect of the addition of yttrium at levels of 0.2 at.%, 0.4 at.%, 0.5 at.%, 0.6 at.%, and 1 at.% on the glass forming ability (GFA) of the alloy has been investigated by means of metallography, X-ray diffraction, and differential scanning calorimetry. Experimental data in-dicates that high impurity content dramatically reduces the glass forming ability. Microalloying with 0.5 at.% Y is effective in suppressing the crystalline phase formation and alleviating the detrimental effect of oxygen in the low-purity alloy. On the contrary, in the alloy contain-ing high-purity element, the effective yttrium addition is less than 0.4 at.%. The results indicate that the beneficial effect of the optimum dopants is mainly due to scavenging the oxygen impurity via the formation of innocuous phase.     

Amorphous-crystalline transition layers formation during quenching of Fe61Co7Zr10Mo5W2B15melt

New Fe-based multicomponent amorphous alloys have been developed recently based on empirical rules for large glass forming ability(GFA).In the present investigation,the master alloy ingot with the nominal composition of Fe61Co7Zr10Mo5W2B15(mole fraction,%)was prepared by arc-melting under Ti-gettered Ar atmosphere. The Fe-based uttons with different transverse cross sections were fabricated by arc-melting method,and the d2.5mm Fe-based rods were manufactured by injection technique.Characterization of the ingots and the parameters associated with the thermal stability were carried out by X-ray diffractometry(XRD)and high temperature differential scanning calorimeter(DSC),respectively.The interval of the supercooled liquid region is 39K for the Fe-based alloy.The GFA of Fe-based alloys is relatively lower,to the buttons obtained are all crystallized.The Fe-based rod exhibites a high Vickers hardness up to HV 1329.In addition,and amorphous-crystalline transition layers are observed in the rod.This transition zone is caused by unhomogeneous temperature distribution and relatively lower GFA for Fe-based alloys.     

STRUCTURE AND GLASS FORMING ABILITY(GFA)OF AMORPHOUS ALLOYS

A new microstructure model is developed for amorphous alloys,so called Cluster medel,in which the amorphous phase is thought of composing of randomly distributed orderedclusters of different sizes.Thermodynamic calculation on this model deduces a parameterdescribing the glass forming ability of metallic alloys:α_c=(1-2.08/Φ_m)T_g/T_m,whereT_g is gass transition temperature,T_m is the melting temperature,and Φ_m is entralpychange of melting.It is believed that easy glass forming alloy systems have larger valuesof a_c.This new criterion of GFA not only provides the theoretical background for severalGFA criteria in the literature cited,but also can predict the GFA of many alloy systemsmore reasonably and accurately.     

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的制备及其力学性能

利用电弧炉制备一系列(Zr_(51.6)Cu_(48.4))_(100-x)Al_x(x=6.0～10.0, 摩尔分数,%)大块非晶合金,利用示差扫描量热仪、X射线衍射仪和金相显微镜研究Al的含量对其非晶形成能力的影响.结果表明:当铝的含量为9.0%时,合金具有最优的非晶形成能力.适量铝的加入不仅能够抑制初生相CuZr的析出,而且还能有效地抑制其长大.临界冷却速率的经验公式计算结果显示该合金的临界冷却速率为10 K/s,室温压缩力学性能显示其断裂强度为1.9 GPa,且有0.5%的塑性变形,式为韧性剪切断裂.     

Ni/Co比例及微量Dy对FeCoNiBSiNb块体非晶合金玻璃形成能力和磁性能的影响

采用水冷铜模吸铸工艺制备了一系列的(Fe0.5Co1-xNix)72B19.2Si4.8Nb4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.4)块体非晶合金.并采用X射线衍射仪(XRD)、差热分析仪(DTA)、振动样品磁强计(VSM)测试了块体非晶合金的结构、热稳定性和软磁性能.探讨了不同Ni/Co比例及添加稀土元素Dy对FeCoNiBSiNb系合金玻璃形成能力(GFA)、热稳定性及磁性能的影响.结果表明:当x=0.05,0.1,0.15,0.2时可制备出直径2mm的非品合金棒,但不能获得3mm非晶合金棒,x=0.25,0.3,0.4均不能获得直径2mm的非晶合金棒,且随Ni/Co比例的增大,即随Ni含量的增加,热稳定性先增加,后逐渐减小,过冷液相区△Tx逐渐减小,非晶合金的玻璃形成能力呈下降趋势,非晶合金的饱和磁化强度(Ms)下降.添加1 at%Dy后,提高了合金的非晶形成能力,可制备出直径3mm的[(Fe0.5Co0.4Ni0.1)72B19.2Si4.8Nb4]99Dy1非晶合金棒,但合金的Ms下降.     

添加Sc和提高Zn含量对7085铝合金力学性能、淬火敏感性和耐蚀性能的影响

在7085铝合金基础上添加Sc和提高Zn含量制备了3种不同成分的热轧薄板样品,在470℃加热1 h后分别风冷(FC)和水冷(WC)淬火,然后进行120℃×24 h人工时效。再采用室温拉伸和晶间腐蚀试验及光学显微镜和透射电镜观察等试验方法,研究Sc和Zn对7085铝合金力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,添加Sc可以显著细化晶粒、钉扎位错、抑制再结晶、提高形核率、降低晶界无沉淀析出带的宽度及晶界析出相尺寸,从而有利于提高合金的强度与耐蚀性能,淬火敏感性也有所提高。在含Sc的基础上进一步提高Zn含量会使淬火诱导相的析出驱动力增大,晶内析出相和晶界析出相的数量增加,时效后合金的强度进一步提高,淬火敏感性显著增强,耐蚀性能有所下降。     

微量Sc和Zr对Al—Mg合金铸态组织的晶粒细化作用

制备了Ａｌ５Ｍｇ、Ａｌ５Ｍｇ０．２Ｓｃ、Ａｌ５Ｍｇ０．１Ｚｒ和Ａｌ５Ｍｇ０．２Ｓｃ０．１Ｚｒ四种铸态合金，采用金相显微镜和扫描电镜观察分析了微量Ｓｃ和Ｚｒ对ＡｌＭｇ合金铸态组织的晶粒细化作用及其机理。结果发现，０２％的Ｓｃ并未使ＡｌＭｇ合金产生晶粒细化作用，而０２％的Ｓｃ与０１％的Ｚｒ复合添加则使ＡｌＭｇ合金产生了极其强烈的晶粒细化作用。这一作用的产生，是由于Ｓｃ、Ｚｒ与Ａｌ在合金熔体中生成了Ａｌ３Ｓｃ和Ａｌ３Ｚｒ复合粒子，这种粒子在合金凝固过程中，起到了非均质晶核细化晶粒的作用