具有宽过冷液相区的铁磁性非晶合金—铁磁性块状非晶合金的研究现状

介绍了近几年出现的具有宽过冷液相区的铁磁性非晶合金的研究状况。在传统的铁基或钴基等铁磁性非晶合金中添加Ｃａ、Ａｌ等元素可以大大提高合金的玻璃形成能力,降低临界冷却速度,最终制备出厚度在１５０μｍ以上的块状铁磁性非晶合金。这些合金具有一些共同特点：（１）它们均为多元合金系;（２）组元之间的原子半径差别较大;（３）其晶化过程为单一阶段晶化,伴随几个晶化相的同时析出;原子的长程扩散重排导致晶化过程被大大延迟。这些合金具有一定的软磁特性,有可能作为磁性器件得到应用。     

Ti40Zr25Ni8Cu9Be18非晶合金的晶化行为研究

采用吸铸法制备出直径3mm的Ti40Zr25Ni8Cu9Be18块体非晶合金，并采用X射线衍射（XRD）、差示扫描量热（DSC）和透射电镜（TEM）研究了非晶合金试样的结构，同时，分别采用连续升温晶化方法和等温退火方法研究了该非晶合金的晶化动力学行为和晶化过程中的相转变。结果表明：该非晶合金的结构弛豫和晶化行为均具有显著的动力学特征，且具有较好的热稳定性，其过冷液相区宽度△Tx为54K，一级晶化激活能Ep1为213．04kJ／mol；晶化过程为二级晶化反应，第1阶段晶化对应I相从非晶基体中析出，第2阶段的晶化反应则包括：I相转变为Laves相和Laves相从残余非晶基体中直接析出。     

原子有序度对Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金等温晶化过程的影响

通过改变母合金铸锭的重熔次数和熔体冷却速率获得3种具有不同原子有序度的Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金,并采用差示扫描量热仪研究了原子有序度对该合金等温晶化过程的影响。结果表明,在等温晶化条件下,原子有序度的增加使Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金孕育期明显减小;对晶化相的形核和长大机制几乎没有影响,均为形核速率随时间增加的扩散控制的三维长大;使Avrami指数出现一定程度的减小。     

镍基块状非晶合金的晶化动力学行为

利用铜模铸造方法制备了Ni45 Ti23Zr15Si5Pd12块状非晶合金，采用扫描差热分析(DSC)和X射线衍射(XRD)对该块状非晶合金的晶化动力学行为进行了研究．结果表明：Ni45Ti23Zr15Si5Pd12块状非晶样品的晶化过程为多阶段晶化，主要晶化过程的Avrami指数大于3．0，为三维形核长大过程；随着晶化体积分数的增加，剩余非晶的晶化激活能增大，合金热稳定性增加；原子尺寸差异以及各原子间大的负混合焓是合金具有高的热稳定性的主要原因．     

Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nb5块体非晶合金晶化行为研究

用示差扫描量热仪（DSC）研究了Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nb5块体非晶合金的匀速升温晶化与等温晶化的晶化行为。在匀速升温晶化方式下，用Kissinger法与Ozawa法获得了块体非晶合金的激活能，对第一晶化峰分别为320．5kJ／mol和316．6kJ／mol，对第二晶化峰分别为324．5kJ／mol和320．5kJ／mol。该非晶合金的晶化表现出明显的动力学效应。在等温晶化方式下，用Johnson-Mehl-Avrami方程获得了晶化的Avrami指数为1．61，表明非晶合金的晶化受原子扩散控制。     

初生纳米晶对Ti40Zr25Ni8Cu9Be18非晶合金结构稳定性的影响

通过感应熔炼喷铸法制备具有非晶/纳米晶复合结构的块体Ti40Zr25Ni8Cu9Be18合金。在与全非晶结构的Ti40Zr25Ni8Cu9Be18合金进行比较的基础上,研究Ti40Zr25Ni8Cu9Be18非晶/纳米晶合金在均匀流变过程中的晶化程度,分析其在连续升温过程中的晶化动力学。结果表明:初始纳米晶的存在不会明显降低非晶/纳米晶合金在过冷液相区流变过程中的结构稳定性;非晶/纳米晶合金的晶化激活能约为233.21 kJ/mol,与非晶合金的晶化激活能大致相同;随着转变分数的增加非晶/纳米晶合金的局部Avrami指数从2变化到0.5,明显低于非晶合金的局部Avrami指数;这表明初始纳米晶并没有明显加速非晶的晶化过程。     

Mg-Cu-(Al-Si)-Y大块非晶合金的制备及晶化研究

采用Al-Si合金部分替代Mg65u25Y10大块非晶合金中的Cu元素,形成Mg-Cu-（Al-Si）-Y非晶合金.通过铜模浇注法制备Mg-Cu-（Al-Si）-Y大块非晶合金,发现Al-Si合金的添加对非晶合金的玻璃形成能力没有明显改善,但改善了非晶合金的室温塑性.在晶化温度附近低于晶化温度的条件下对铜辊旋淬法制备的Mg-Cu-（Al-Si）-Y非晶条带进行了处理.结果表明,Mg-Cu-（Al-Si）-Y非晶合金随加热温度的提高和处理的时间的延长晶化程度也随之提高,同时加热晶化增大了合金的室温脆性.     

机械合金化法制备Al—Cu—Fe纳米非晶合金

采用行星式高能球磨机制备了Al80-xCuxFe20(x=20-40）三元非晶纳米合金粉末,分析了不同球磨时间及热处理工艺对粉末结构、颗粒大小等的影响。结果表明：成分为Al40Cu40Fe20的粉末球磨时逐步非晶化,球磨33h后,非晶化程度最大,最小颗粒尺寸达到5．6nm;进一步球磨,非晶晶化,颗粒尺寸增大;成分为Al80-xCuxFe20(x=20,25,30)的粉末球磨90h后,得到非晶,最小颗粒尺寸为3．4nm。球磨制备的Al-Cu-Fe非晶粉末具有铁磁性。用DSC测量了其晶化温度（Tc),Tc≈873℃。     

高能球磨Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5合金非晶化研究

采用机械合金化(MA)制备出Ti_(55.5)Cu_(18.5)Ni_(17.5)Al_(8.5)非晶粉末。利用X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热分析仪、扫描电镜、透射电镜等研究了不同球磨时间粉末的微观形貌以及非晶化行为,探讨了非晶化对合金硬度的影响。结果表明,首先随着球磨时间的增加,微观组织的演变规律是合金晶粒逐渐变小,出现纳米晶化合物;随后纳米晶化合物内部发生局部结构长程无序化,纳米晶化合物分割成更为细小的纳米晶;最终纳米晶颗粒完全非晶化。从原子尺度证明了非晶化的主要原因是高能球磨过程中发生了剧烈塑性变形,形成了高密度位错以及严重的晶格畸变,最终导致原子长程无序化从而形成非晶。球磨引起加工硬化和非晶晶化,使得球磨后的合金粉末硬度显著增加。     

锆基大块非晶合金的晶化动力学研究

利用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射法(XRD)研究了非晶合金Zr65Al10Ni10Cu15和Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的晶化动力学情况.结果表明,在恒速升温情况下,随着升温速率的加快,非晶合金的特征温度TgTxTp均向高温区移动,其过冷液相区的宽度也逐渐增加,表明非晶合金的玻璃转变和晶化均具有动力学效应;在等温晶化情况下,利用JMA方程计算出两种合金的Avrami指数和有效激活能,由此得出这两种合金的晶化同为受扩散机制控制的形核率随时间增加而下降的晶化过程;并且非晶合金Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5的热稳定性要强于Zr65Al10Ni10Cu15,经过分析认为,造成这一现象的主要原因是原子半径较小的Be原子与合金中的其它原子组成紧密的堆垛结构,抑制了合金元素的长程扩散.     

Zr-Cu-Ni-Ta-Al块体非晶合金复合材料的合成及力学性能

采用电弧熔炼铜模铸造法制备了Ta晶体相增强的Zr基非晶合金复合材料。利用差示扫描量热仪（DSC），X射线衍（XRD）射仪，扫描电子显微镜（SEM）等手段研究了Ta加入对（Zr0.65Cu0．175Ni0.175）90-xTaxAl10（x=0，4，6，8，10）（原子百分比）非晶复合材料非晶形成能力及力学性能的影响。结果表明，Ta的加入改变了合金的晶化行为，随着Ta含量的增加，合金的DSC曲线由单一晶化峰转变为多个晶化峰。加入10％Ta的块体非晶合金复合材料的基体固溶约4％的Ta。复合材料的塑性应变量达到3．2％，同时最大应力达到1855MPa，明显高于不含Ta合金。块状非晶合金复合材料中Ta晶体相的存在，阻止单一剪切带的扩展，诱发更多剪切带形成，从而提高了材料的抗压强度和塑性。     

Cu、Nb对多元Fe基非晶合金的形成及热稳定性的影响

以具有宽过冷液相区成分的Fe-Al-Ga-P-B-（C）-Si合金作为研究对象，研究了Cu、Nb元素及其加入量对合金非晶形成能力和热稳定性的影响。结果表明，当Cu加入量超过2％（原子百分比）时，合金中有晶化相析出，而低于2％时则表现为完全的非晶态。与不加铜的非晶合金相比，含铜非晶态合金的玻璃转变温度瓦和晶化温度瓦均向高温区移动，过冷液相区△Tx减小，表明非晶合金的热稳定性下降。在非晶合金形成方面．Nb也有类似的效果。含铌0、5％合金的过冷液相区△Tx大于不含铌元素的合金，表明具有较大的玻璃形成能力和稳定性。     

不同形态和热历史条件下Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金的晶化行为

研究了不同形态Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶合金（块体和粉末）在不同升温和冷却条件下的晶化行为.发现Zr₅₅Al₁₀-Ni₅Cu₃₀在不同热历史下的晶化行为有较大差别.对于块体非晶合金,在常规热处理条件下,合金的升温和冷却速率较低,Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀块体非晶合金在初始晶化温度Tx以上开始晶化,形成CuZr₂纳米晶.随着热处理温度的升高,晶粒尺寸增大,当热处理最终温度超过熔点后,合金在随炉冷却过程中形成了粗大的CuZr₂板条+板条间（CuZr₂）+（Zr,Cu,Al,Ni）共晶组织;在激光熔凝条件下,合金的升温和冷却速率较高,Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀块体非晶合金随单点熔凝次数的增加,晶化效应逐渐累加,热影响区中逐渐出现微米级球晶的弥散析出,并长大,随后失稳形成沿熔池边界带状分布,尺寸可达几百微米的等轴晶.对于粉末非晶合金,由于Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶粉末的冷却强度不如块体非晶,冷却速率较块体低,造成粉末颗粒在激光熔凝过程中晶化为微米级的等轴枝晶,并随着激光能量的升高,等轴枝晶尺寸增大.     

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。     

有机胺在不同晶化程度的非晶合金上的缓蚀行为──I．有机胺在不同晶化程度的非晶合金上的缓蚀机理

本文采用动电位极化曲线和交流阻抗测试技术，研究有无氯离子存在时十二烷基胺（ＤＤＡ）在两种不同晶化程度的非晶合金上的缓蚀机理．实验表明，ＤＤＡ对两种不同晶化程度的非晶合金都有缓蚀作用对非晶合金的经蚀机理为覆盖效应，对部分晶化的非晶合金的经蚀机理为负催化效应，氯离子的加入使缓蚀效率显著提高。     

溅射Fe82Si6B12非晶合金膜的晶化动力学研究

用动态原位电镜观察方法了直流溅射Ｆｅ８２Ｓｉ６Ｂ１２非晶合金膜的晶化动力学过程，结果表明：溅射Ｆｅ８２ＳｉＢ１２非晶合金膜的晶化类型为初晶晶化。初晶产物为α（Ｆｅ，Ｓｉ），长大以枝晶方式进行，长大方向沿＜１１０＞晶向。α（Ｆｅ，Ｓｉ）初晶形核采取瞬态均匀形枝，晶核初始的形状为圆形的多角形。并很快发展成枝晶，α（Ｆｅ，Ｓｉ）枝晶的长大是由Ｂ原子在非晶合金中的长程扩散控制的。根据长大过程的动力学分析，     

La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金的晶化行为

利用等温和变温晶化退火的方法对铜模吸铸La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金的晶化行为进行了研究.结果表明,La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金晶化过程分为3级,不同阶段的晶化产物分别为 La、Al3La和富Cu、Ni的未知相;非晶合金的驰豫激活能和3级晶化激活能的关系为:Eg相似文献   

Zr-10Al-5Ti-17.9Cu-14.6Ni非晶合金的超塑性

自从发现某些合金能够以１０Ｋ／ｓ左右的冷却速度由熔液态合金制取大块非晶合金以来,已能制得厚度＞１０ｍｍ的非晶材料。为了获得大块非晶合金应该满足以下４条经验法则：（１）合金成分为多元系（至少为三元系,多为五元系）;（２）组成元素之间的原子尺寸差异大;（３）在合金相图上须具有“深的”低共熔区;（４）△Ｔ＝Ｔｘ－Ｔｇ（其中Ｔｘ为晶化转变温度,Ｔｇ为非晶化转变温度）值要大。大块非晶态合金由于具有许多独特的性质,例如很高的强度和硬度、非常好的耐蚀性、低的滑动摩擦阻力、良好的抗磨性以及易于在粘滞状态加工成形…     

混合稀土基大块非晶合金晶化动力学的研究

通过示差扫描量热法（DSC）研究了混合稀土基MM55Al25Cu10Ni5Co5大块非晶合金的晶化动力学。结果表明：该非晶合金晶化具有明显的动力学效应；阶段激活能随晶化体积分数的增加，先迅速增加，达到最大值后缓慢下降，为典型的形核及长大机制，且形核瞬间完成，晶化以生长为主。各种表观激活能都大于单一稀土基La55Al25Cu10Ni5Co5非晶合金相应的值，表明前者比后者具有更高的热稳定性。区域Avrami指数n（x）为3．22～5．23，为三维形核与长大过程。晶化以形核率增加还是减小的方式进行，取决于晶化体积分数与晶化温度。     

二元过渡族金属合金非晶态形成规律

依据机械合金化引起固态反应非晶化（ＳＳＡＲ）机制,选择等原子成分合金的形成焓ΔＨｆ和自扩散激活能差ΔＨｓ为参数坐标构成的坐标系。揭示了机械合金化引进二元过渡族合金合金非晶化的规律。基于已有的实验事实,确定二元过渡族金属合金在机械合金化时形成非晶的条件为Δｆ〈－０．００５７５０（ΔＨｓ）＾２＋１．３４５６３６（ΔＨｓ）－５８．７４４０９５据对已有实验结果的５８个过渡族金属二元合金系统的研究表明,对其