Y对Cu基非晶合金的玻璃形成能力和力学性能的影响

研究了添加微量稀土元素Y对Cu基非晶合金的玻璃形成能力和力学性能的影响.通过铜模吸铸法制备Cu-Zr-Al-Y大块非晶合金,利用DSC和XRD分析合金的玻璃形成能力对合金进行室温压缩性能测试,用SEM分析了微观断口形貌.研究结果表明:适量Y掺入可提高合金的玻璃形成能力,当Y元素掺入量为3%时,Cu47Zr42Al8Y3非晶合金的过冷液相区宽度ΔT达到72.42K,有较高的玻璃形成能力;Y元素的掺入有利于提高合金的力学性能,而Cu47Zr42Al8Y1合金有最佳的力学性能,其压缩断裂强度为2 140.8 MPa,伸长率达到7.17%,且随着Y含量的增加,断裂方式由单一的剪切断裂变为剪切断裂和脆性断裂复合方式.     

稀土元素对Cu基非晶合金形成能力和力学性能的影响

通过铜模铸造法成功制备出直径分别为5 mm和3 mm的三元Cu45Zr48Al7和四元Cu45Zr45Al7Y3大块非晶合金。采用甩带法制备了Cu42Ni8Ti48Sm2、Cu42Ni8Ti48Y2、Cu42Ni8Ti48Gd2三种条带非晶;其中,Cu42Ni8Ti48Y2合金的非晶形成能力最强。三种非晶的玻璃转变温度Tg不十分明显,在冷却过程中存在着一定浓度的初晶相预存核,过冷液相区ΔTx不能反映该合金系非晶形成能力的差异。Cu47Zr42Al6Y5和Cu47Zr42Al6Er5合金组织基本由非晶相组成;Cu47Zr42Al6La5合金组织含有较多的晶态相,其压缩断裂强度较低;压缩断裂机理为解理 穿晶。     

工业原料制备Zr-Cu基非晶合金及其压缩断裂行为研究

采用工业原料制备了Φ4 mm的Zr55Cu30Ni5Al10非晶合金棒材,利用XRD,DSC,SEM分析了该合金体系玻璃形成能力及压缩断裂行为.结果表明:Zr55Cu30Ni5Al10非晶合金棒材在10,15,20 K/s的升温速度下,过冷液相区△Tx分别为71.2,72.4,68.1 K,具有较大的玻璃形成能力.该非晶合金棒材抗压强度达到1 702 MPa,断口微观形貌为典型的脉络状花纹,在断口与试样连接处发现大量的剪切带存在,同时还产生了局部熔化现象.     

添加微量稀土钇对铜基合金非晶形成能力的影响

针对铜基非晶合金玻璃形成能力问题,分析了添加微量稀土元素Y对合金的玻璃形成能力、热稳定性的影响,利用铜模吸铸法制备出Cu-Zr-Al-Y9mm非晶合金.研究结果表明：制备的9mm铜基非晶合金试样（Cu45Zr47Al8）97Y3,在过冷液相区ΔT和约化玻璃转变温度Trg分别是79.42K和0.775 3.随着稀土元素Y含量的增加Trg值变小,合金的非晶形成能力降低,通过Trg值变化可以判别该合金的非晶形成能力.     

退火处理对Ti-Zr-Cu-Be块体非晶合金力学性能的影响

采用铜模铸造法制备了直径为2mm的Ti55-xZr10+xBe27.5Cu7.5(x=0,10,20)块体非晶合金,并对其进行等温退火处理.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差氏扫描量热仪(DSC)及压缩试验等方法研究了非晶合金的相结构、显微组织和热稳定性,以及退火处理对其力学性能的影响.结果表明:该系列合金在553 K及583 K下保温长达5 h时间内依然表现为非晶态.退火处理后,Ti35Zr30Be27.5Cu7.5合金屈服强度、断裂强度均提到了提高,其中在583 K下保温1 h后屈服强度、断裂强度分别达到了1 921、2 169 MPa;其塑性由处理前的3.47%提高到了6.57%.Ti45Zr20Be27.5Cu7.5合金在退火后其力学性能变化不明显.Ti55Zr10Be27.5Cu7.5合金随着退火温度及保温时间的增加其屈服强度、断裂强度及塑性均明显降低.     

块体(Zr0.6 Cu0.2 Ni0.1 Al0.1)100-xTix非晶合金熔体玻璃形成能力

以合金元素掺杂法考察了Ti质量分数对(Zr0．6Cu0．2Ni0．1Al0．1)100-xTix(x=1．5，3，…，7．5)块体非晶合金玻璃形成能力的影响．结果发现，随着Ti质量分数的增加，非晶合金的过冷液相区温差△Tx逐渐减小，而约化玻璃温度Trg逐渐增加，对应的楔形试样中非晶区的最大厚度(dm)逐渐增加，表明Ti的加入可以明显的提高非晶形成能力．在Ti含量为6％时(对应成分：Zr56.4Cu18.8Ni9.4Al9.4Ti6)合金具有最好的玻璃形成能力．以上结果预示着Zr56.4Cu18.8Ni9.4Al6Ti16合金具有良好的玻璃形成能力．     

Ti-Cu-Ni-Zr块体非晶合金形成能力及其压缩性能

采用铜模铸造法制备了不同直径的Ti40Cu34+xNi16-xZr10(x=0,2,4,5,6)系列合金,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差氏扫描量热仪(DSC)研究了合金的相结构、显微组织、热稳定性.结果表明:只有Ti40Cu39Ni11Zr10合金成分可制备出2 mm的全非晶结构,增加制备尺寸到3 mm、4 mm后,有TiCu晶体相析出;玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为665 K和712 K,过冷液相区ΔTx为47K.压缩实验表明:Ti40Cu39Ni11Zr10块体非晶合金具有高达1 931 MPa的屈服强度,并伴有0.3%左右微量压缩变形量,塑性变形以锯齿形式出现;Ti40Cu34Ni16Zr10合金具有1.3%的压缩变形量,TiCu相的析出提高了该合金压缩变形量.     

混合稀土基大块非晶合金的制备及力学性能

用铜模铸造法成功制备出直径为3 mm以混合稀土金属Mm(Mischmetal)为基的成本较低的Mm55Al25Ni10Cu5Co5大块非晶合金。利用XRD和DSC等手段对该合金的形成能力及热稳定性进行了分析。结果表明,该合金具有很好的非晶形成能力及热稳定性(明显的玻璃转变温度Tg、宽的过冷液相区ΔTx(=Tx-Tg)>60 K及高的约化玻璃转变温度Trg(=Tg/Tm)>0.67).同时,该合金的压缩断裂强度(σf)为676 MPa,比La55 Al25Ni10Cu5Co5大块非晶提高94 MPa.     

Zr63Al10Ni10Cu14Nb3大块非晶合金的力学行为研究

通过电弧熔炼并利用吸铸的方法制备了长70 mm、直径3 mm的Zr63Al10Ni10Cu14Nb3大块非晶合金.热稳定性分析表明:该合金具有较大的过冷液相区.室温压缩实验显示合金具有很高的屈服强度,在合金发生屈服之后应力-应变曲线上有明显的锯齿现象和一个明显的应变软化阶段.结合断口形貌特征,分析并讨论了非晶合金的剪切断裂机理.     

微量Ta对Cu-Zr-Al合金玻璃形成能力及力学性能的影响

含Ta颗粒的非晶复合材料除具有高强度、高硬度等非晶材料的特性外,塑性也显著提高,比单一的非晶态材料更加具有工程应用价值.文中采用铜模吸铸法制备出直径为3mm的(Cu47Zr47A16)100-xTax(x=0,1,2,3,4,5)块体非晶合金.采用X射线衍射对合金的组织结构进行了分析.通过差示扫描量热法研究了微量Ta对Cu-Zr-Al块体非晶合金玻璃形成能力的影响.对合金进行了压缩测试,并通过扫描电子显微镜观察了断口形貌.实验结果表明:微量Ta的加入能提升Cu-Zr-Al合金的玻璃形成能力及其热稳定性,当加入量为3at.%时效果最为明显.Ta含量达到5at.%时,合金的玻璃形成能力显著恶化.溶入微量Ta使Cu-Zr-Al非晶的断裂强度显著上升,(Cu47Zr47A16)97Ta3的抗压强度达到2 149MPa.Ta对Cu-Zr-Al非晶合金的塑性影响不大,(Cu47Zr47A16)100-xTa仍是典型的脆性材料.     

Mg-Al合金非平衡凝固共晶组织及形成机理

为了研究Mg-Al合金非平衡凝固组织,利用扫描电镜(SEM)、x-射线衍射仪以及拉伸性能测试,分析了金属型铸造Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织.结果表明,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织由α固溶体、沿晶界分布共晶组织及其附近的次生相所组成,共晶组织以β-Mg₁₇Al₁₂为基且其上分布着粒状α相,次生β相与α固溶体以片层相间的形式出现.采用金属型铸造,实验合金的冷却速度较快,先形成离异共晶的β-Mg₁₇Al₁₂相,后形成以β-Mg₁₇Al₁₂为基的共晶组织.该组织为类似于铁碳合金中莱氏体的非规则共晶体,强度和塑性很低,因此,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的力学性能普遍较低.     

Al-Y-Fe合金玻璃形成能力及其热稳定性

为了分析Al-Y-Fe三元合金的玻璃形成能力和热稳定性,采用熔体急冷法制备了Al(100-2x)YxFex(其中x=3,4,5,6,7,8,9)、Al89Y5Fe6、Al88Y5Fe7和Al87Y5Fe8合金条带.利用x-射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)表征了急冷态和部分晶化后条带的结构,运用示差扫描量热仪(DSC)分析了合金的玻璃转变和晶化行为.结果表明,Al88Y6Fe6、Al84Y7Fe7、Al89Y5Fe6和Al88Y5Fe7可以形成完全非晶合金;Al88Y5Fe7非晶合金280℃等温退火30 min析出纳米尺寸Al晶体,370℃等温退火30 min Al晶体发生进一步长大并有金属间化合物析出.     

低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响

为了研究低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响,对经过固溶处理后的该合金在150 ℃下进行不同时间的时效处理,采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及硬度测试等技术,分析了经过不同时间时效后合金的显微组织和力学性能,并用金属学理论分析了合金组织和性能变化的原因.结果表明,合金在低温时效时,β-Mg₁₇Al₁₂相以连续和非连续两种方式析出,两种β-Mg₁₇Al₁₂相形貌不同.分析认为,β相的析出方式及形貌与其形核长大机理有关.在实验范围内,合金硬度随着时效时间的延长而逐渐增大.     

粗镁直接熔炼AM50镁合金力学性能及夹杂物分析

为了研究粗镁直接熔炼AM50镁合金中夹杂物对力学性能的影响,对镁合金锭三个取样位置进行金像分析、拉伸及冲击试验.通过扫描电镜对断口形貌进行分析,并用能谱分析夹杂物的成分.结果表明:AM50的拉伸强度达到184.73 MPa,伸长率为1.54%,冲击韧性达到8.311 J/cm²,断裂方式为脆性断裂和韧性断裂两种混合断裂机制.夹杂物的主要类型为金属夹杂物和非金属夹杂物两大类,主要有MgO、Mg₃N₂、MgCl₂、CaCl₂、Al₄C₃和一些富Fe的夹杂物,并且形状各异,以镁的氧化物夹杂最为常见.     

Mg-Zn-Ca非晶合金对酸性红偶氮颜料的降解能力

为了有效降低酸性红偶氮颜料废水对环境的危害,研究了Mg-Zn-Ca合金的非晶形成能力与非晶条带的循环使用次数对废水的降解速率和脱色率的影响.结果表明,当x不大于4时,M g71+xZn24-xCa5合金可以形成非晶条带.降解速率和脱色率随非晶条带中Mg含量的增加而提高,Mg71Zn24Ca5、Mg73Zn22Ca5和Mg75Zn20Ca5合金与废水作用1 h后的脱色率分别达到83.56%、85.75%和87.18%.脱色反应前后非晶条带的结构基本不变,表明非晶合金具有循环使用特征.非晶合金中Ca元素可以优先富集形成矿化物质,从而造成Mg元素在合金表面的富集,这成为非晶合金的降解能力并未显著降低的主要原因.     

T4处理后AZ91镁合金焊接接头组织演变规律

为了明确固溶(T4)处理工艺参数对AZ91镁合金焊接接头组织演变规律的影响,需要进行T4处理优化设计,确定最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机对焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,T4处理可以改变接头的组织形态,影响第二相β-Mg17Al12的位置,增大晶粒尺寸,特别是粗晶区;较为合理的T4参数可以提高抗拉强度,提高塑性,降低硬度;AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420℃×15 h,抗拉强度为274.28 MPa.     

大气中熔融Zn/Al2O3陶瓷涂层界面反应机理分析

为了分析熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层界面反应产物及其反应机理,在大气气氛中测定了熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角.通过扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）等手段,分析了润湿表面及断面组织形貌、润湿后Al₂O₃陶瓷涂层表面相结构及其微区成分.结果表明：熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角较大,约为138°,随着润湿时间的延长,润湿角减小到约131°,并基本保持不变;熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层在润湿过程中,界面处产生了物质迁移和成分变化,生成3ZnO47Al₂O₃、4ZnO11Al₂O₃和ZnO/Al₂O₃等类似尖晶石结构的锌铝化合物.这表明熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层间发生了反应性润湿.     

Mg/Al固相连接接头扩散界面区的显微组织

为了得出铝镁固相连接的最佳工艺参数,获得组织性能较好的连接接头,采用固相连接技术对Mg/Al异种材料进行焊接.利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、能谱分析仪(EDS)和显微硬度计对扩散界面附近的显微组织、元素分布及硬度分布进行分析,并应用XRD对接头组成相进行了分析.结果表明:界面区形成了显著的新相化合物层,即生成了Mg2Al3、Mg17Al12等脆性金属间化合物,扩散反应区显微硬度范围为HV 280~HV 350,在加热温度为440℃条件下,施加压力为800 N时,组织性能较好,并且保温时间越长,获得的接头组织性能越佳.     

纳米Cu粉对Nd_2Fe_(14)B磁性材料性能的影响

为了提高磁性材料的耐腐蚀性和力学性能,采用二元合金法制备了Nd2Fe14B磁性材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粒度分布仪和磁性材料测试设备分别对样品进行了性能检测.结果表明,添加纳米Cu粉后,Nd2Fe14B磁性材料的性能得到了明显的改善.当纳米Cu粉的质量分数为0.25%时,样品的剩磁、矫顽力、磁能积均得到了不同程度的提高;样品的晶界十分清晰,晶粒尺寸趋于均匀化;样品的耐腐蚀性能得到了明显的改善,且样品在0.005 mol/L的H2SO4溶液中腐蚀96 h后的质量损失仅为0.021 7 g/cm3.