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。     

氧含量及过热度对铸态Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5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 １７１０ＭＰＳ,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１５８ＭＰａ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。     

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.     

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。     

Ti_(45)Cu_(35)Zr_8Ni_7Pd_5块体非晶合金的形成能力及力学性能(英文)

利用铜模铸造方法制备了Ti45Cu35Zr8Ni7Pd5合金圆棒。通过XRD、SEM和DSC等手段研究了合金的组织,讨论了合金的玻璃形成能力,测定了合金的力学性能。结果表明,直径为2mm的圆棒为单一金属玻璃相,3mm和4mm直径的圆棒由金属玻璃相和TiCu结晶相组成。直径为2mm的圆棒具有最高的压缩断裂强度(2160MPa)和最高的硬度(维氏硬度,5600MPa)。压缩强度和硬度随着圆棒直径的增加而降低,但变形能力增加。     

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...     

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)大块非晶合金在过冷液相区内虚拟应力模型的改进

针对描述非晶合金在过冷液相区流动行为的虚拟应力模型虽然能定性分析应力-应变关系,但定量计算误差很大的问题,以Zr55Al10Ni5Cu30为例,采用MATLAB遗传算法优化弹性模量、最大应力和最大松弛时间,提高了模型对应力峰值及稳态应力值的计算精度;提出时间调整因子概念,可提高对应力变化历史描述的准确度;改进后的虚拟应力模型与Zr55Al10Ni5Cu30大块非晶合金单轴压缩实验的结果吻合较好。     

不同直径的Zr_(60.3)Ni_(16.2)Cu_(13.5)Al_(10)块体非晶合金的力学性能

采用铜模吸铸法制备了阶梯型的Zr60.3Ni16.2Cu13.5Al10非晶合金,利用X射线衍射(XRD)分别对直径为3 mm、4 mm、6 mm的合金试样进行结构分析,利用万能试验机及扫描电镜对试样进行压缩试验和断口形貌分析。研究表明,由于冷却速度的影响,直径为3 mm时是非晶结构,直径为4mm和6 mm时是中心晶体和表面非晶体混合结构;对于Zr60.3Ni16.2Cu13.5Al10合金,直径为3 mm时断裂强度可达到1775 Mpa,塑性变形可达到2.02%,而直径为4 mm的非晶复合材料的塑性变形可达2.93%,适当体积的晶体相的加入可以有效的提高非晶材料的塑性。     

Zr52.5CU17.9Ni14.6Al10Ti5块体非晶退火后的力学性能

观察亲测试了Ｚｒ５２．５Ｃｕ１７．９Ｎｉ１４．６Ａｌ１０Ｔｉ５块体非晶在不同退火条件下的显微组织与力学性能,等温退火后可以得到尺寸约为３０－６０ｎｍ金属间化合物相用分布在非晶基体上的混合结构,研究表明：Ｐ块体非晶的压缩屈服强度为１．６６ＧＰａ,断裂强度为１．７８ＧＰａ,塑性约为０．５％,等温退火后,材料强度随着析出纳米相的体积分数（Ｖ）的培加发生明显的变化,Ｖ＝１８％时为１．９１ＧＰａ,Ｖ＝４７＾     

具有高非晶形成能力的高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)（英文）

用铜模吸铸法成功地合成了由2个固溶体相构成的高熵合金(HEA)Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)和相同成分的非晶态合金(HE-BMG)。实验结果表明该成分的高熵合金具有高的非晶形成能力。铸态高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)的抗压强度为1127 MPa。该合金表现出良好的抗回火性能,经750°C处理2 h后,该合金硬度保持在8260 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。     

Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10.0)Be_(22.5)大块非晶合金的切屑和切削力试验(英文)

为了解非晶合金的切削机理,对大块非晶合金Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5进行了不同切削深度的切削实验,然后用扫描电镜、X光衍射仪和测力系统对切屑形态和切削力进行观察和测量。实验结果表明:Zr基非晶合金在受拉的时候,比全脆性材料有更好的塑性表现,其切屑形态独特且具有塑性剪切带特征;主切削力Fz随切削深度的增加而增长,但Fx和Fy则几乎没有变化。     

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_(56.6)Cu_(17.3)Ni_(12.5)Al_(9.6)Ti_4块体非晶合金的玻璃形成能力

采用低纯度的原料,通过电弧熔炼铜模铸造法制备了直径达10mm的Zr56.6Cu17.3Ni12.5Al9.6Ti4非晶合金圆棒。该合金玻璃转变温度tg=385.8℃,晶化温度tx=464.2℃,过冷液相区温差Δtx=78.4℃,约化玻璃温度trg(tg/tmL)=0.62。以基于DTA的合金凝固点偏移的方法确定该合金的临界冷却速度Rc=7.1℃/s,低于商业合金Vit.105合金的临界冷速(约为10℃/s)。楔形试样对比结果显示:Zr56.6合金试样中的非晶组织区域明显大于Vit.105合金的,预示前者具有较好的实际玻璃形成能力。以上结果表明,Zr56.6Cu17.3Ni12.5Al9.6Ti4合金是Zr Al Ni Cu Ti系中玻璃形成能力最强的合金之一。     

Zr_(55)Cu_(30)Ni_5Al_(10)大块金属玻璃的等时和等温晶化(英文)

采用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)研究Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃的非等温晶化转变动力学和在过冷液相区的等温晶化动力学行为。在非等温过程中,采用不同方法(Kissinger,Flynn-Wall-Ozawa和Augis-Bennett)得到的Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃平均激活能彼此之间吻合很好。此外,采用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)模型描述Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃的等温转变动力学。研究结果表明:Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃的Avrami指数n介于2.2和2.9之间,表明其晶化机制主要是扩散控制过程。在等温晶化的过程中,晶核长大主要是三维的长程有序扩散控制的过程,平均激活能为469kJ/mol。     

应变速率对Zr_(67.76)Cu_(11.94)Ni_(8.30)Al_(12)非晶复合材料力学性能及锯齿流变行为的影响

采用统计学方法研究了应变速率对Zr_(67.76)Cu_(11.94)Ni_(8.30)Al_(12)非晶复合材料力学性能及锯齿流变行为的影响。结果表明:随着应变速率的增加,材料的塑性应变减小,抗压强度下降;同时应力降幅Δσ的锯齿分布从单调下降分布转变为峰状分布,应力降幅的频数由小应力降幅区间向大应力降幅区间过渡,单位塑性应变的锯齿频数M呈下降趋势,试棒侧面剪切带数量减少且相互交割、分支、阻止作用明显减弱,此时,由多重剪切带扩展转变为单一剪切带扩展,使得材料的力学性能迅速下降。     

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的变温晶化行为

利用示差扫描量热仪(DSC)研究了Zr_(47) Cu_(44)Al_9大块非晶合金在连续升温过程中的的变温晶化行为.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,Zr_(47) Cu_(44)Al_9大块非晶合金具有良好的热稳定性.利用Kissinger方法计算得到的其玻璃转变激活能E_g为390.2kJ/mol、晶化激活能E_x为325.1kJ/mol、晶化峰值的激活能E_p为299.5kJ/mol.随着加热速率的提高,各特征温度值向高温端移动,其晶化峰值温度所对应的晶化体积分数减小.局域激活能随着非晶晶化体积分数的增加而逐渐减小.     

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。     

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。     

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。