非晶合金发展及制备

概述了大块非晶态材料的发展历史,并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制。介绍了大块非晶合金的制备方法,描述了大块非晶合金玻璃形成能力的各种判据。     

机器学习和人工智能辅助钢铁材料设计的研究进展

随着人工智能技术的快速发展和材料数据的显著增加,机器学习和人工智能辅助设计高性能钢材正成为材料科学的主流范式。机器学习方法是一种基于计算机科学、统计学及材料科学之间的跨学科科学,聚焦于发现众多数据之间的相关性。与材料科学中传统的物理建模方法相比,机器学习方法的主要优势在于克服了材料本身复杂的物理机制,为新型高性能材料的研发提供了新的思路。本文从数据预处理和机器学习模型的介绍开始,包括算法选择和模型评估。然后,以优化成分、结构、工艺和性能为主题,回顾了机器学习方法在钢铁研究领域应用的一些典型案例。此外,还介绍了机器学习方法在以性能为导向的材料成分逆向设计工程以及在钢材缺陷检测领域中的应用。最后,探讨了机器学习在材料领域的适用性和局限性,并对未来的发展方向和前景进行了展望。     

热喷涂制备Fe基非晶涂层的磨损行为研究进展

Fe基非晶合金具有高强度、高硬度、优异的耐磨损性、成本低等优点,但室温本征脆性和有限的玻璃形成能力极大地限制了其作为工程材料的应用前景。利用热喷涂技术制备出的Fe基非晶涂层在保留优异性能的同时,又可以实现其在大尺寸工件的表面防护应用。对Fe基非晶涂层的制备方法,以及非晶涂层的内部组织结构和外部服役环境对Fe基非晶涂层的摩擦磨损行为的影响进行综述。同时,为了优化Fe基非晶涂层的结构和性能,对Fe基非晶涂层的下一步研究趋势进行了展望。     

理想非晶研究进展

非晶态物质是复杂的多体相互作用体系,具有复杂的长程无序原子结构和独特的物理和力学性质.理论研究表明非晶物质可能存在理想态,还可能存在理想玻璃转变.但是,是否存在理想非晶固体以及理想玻璃转变温度点多年来有很大的争议.理想非晶固体如果存在,有哪些特性,如何在实验上制备,理论上表征理想非晶仍然是凝聚态物理和材料科学的难题和目标.对理想非晶的研究对认识非晶的本质,非晶结构和性能的关系,开发新的非晶材料和改善非晶材料的性能都具有重要意义.本文主要阐述非晶态物理和材料领域理想非晶研究的最新进展、争议和展望.     

Mg-Al-Cu-Y大块非晶合金的玻璃形成能力

非晶合金的初始状态多为粉末或薄条带,这就大大限制了非晶合金的许多优异性能的发挥以及在工业中的应用,因此开发研究块体非晶合金有重大的理论和应用价值.用真空吹铸法制备了直径2 mm的Mg60-xAlxCu30Y10(x=0.3、0.9、2.1)大块非晶合金棒,采用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)分别对非晶合金的结构和形成能力进行了研究.研究结果表明,x=0.3时,合金具有最高的过冷液相区(达31.22 K)及最大的热稳定性,随着w(Al)的增加,非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力同时降低.     

非晶合金的性能、形成机理及应用

概述了非晶合金的发展历史,并介绍了其主要性能,包括软磁性能（磁感应强度、磁导率、矫顽力和损耗）、力学性能（强度、硬度、韧性和耐磨性）及化学性能（耐腐蚀性）;对比了单辊急冷法、双辊急冷法、悬滴熔化提取法及平面流铸法的优缺点;从合金的结构、热力学和动力学3个方面阐述了合金的非晶形成机理,总结了表征合金非晶形成能力的各种参数,主要包括熔化焓ΔH、熔化熵ΔS、约化玻璃转变温度T_rg和黏度η等;展望了我国在非晶研究领域的应用前景.     

Mg65Cu25Y10-xLax块体非晶合金的玻璃形成能力

传统的非晶合金多为粉末或者薄带，这样就大大限制了非晶合金的许多优异性能的发挥以及在工业中的应用，因此研究开发块体非晶合金有重要的理论与应用价值．用真空吹铸法制备了直径2mm的Mg65Cu25Y10-xLax（x=0、0．35、1、2）块体非晶合金梓，采用X射线衍射（XRD）、差热分析（DTA）分别对非晶合金的结构和形成能力进行了研究．研究结果表明，x=2时，合金具有最高的玻璃形成能力（k=0．5872）；当x=0．35时，也就是当原子半径参数λ=0．18时，不但没得到共晶点的成分，反而其玻璃形成能力比Mg65Cu25Y10还差；当x=3、4时，此时在非晶基体中已经出现晶体相，说明其玻璃形成能力显著降低．     

高熵非晶合金研究进展

高熵非晶合金是兼具高熵合金多主元的成分特征和非晶合金长程无序的原子结构堆垛特性的一种新型无序合金.由于其独特的成分和结构特征,高熵非晶合金显示出一系列独特的物理、化学和力学性能.本文简要回顾了高熵非晶合金当前的研究进展,提出高熵非晶合金领域目前仍需解决的科学问题.熵对高熵非晶合金形成的影响:高熵非晶合金具有高混合熵的特点,依据"混乱法则",高熵效应有利于非晶结构的形成,但是研究发现高熵非晶合金相对于同体系的传统非晶合金具有较差的玻璃形成能力.高熵非晶合金的热稳定性与纳米晶化行为:高熵非晶合金具有异常缓慢的纳米晶化动力学,有望通过高熵非晶合金部分晶化制备新型高熵块体纳米结构材料.高熵非晶合金高的热稳定性与较低非晶形成能力之间的异常关系.最后对高熵非晶合金未来的重要研究方向提出了展望.     

金属玻璃

正金属玻璃(又称非晶合金)是1960年代初发明的新型高性能金属材料。金属玻璃的基本研究内容包括:(1)研制新的、具有特殊性能的金属玻璃体系,如:Al、Fe、Cu、Ti、Mg基等应用潜力大的金属玻璃体系,以及具有特殊功能特性的新体系;(2)发展块体金属玻璃的制备技术:金属玻璃的发展过程实际上是制备技术的发展过程,该领域的突破都是由新的制备技术带来的;(3)结构特征与表征方法:如何表征金属玻璃的结构特征是认识和建立其成分-结构-性能关系的瓶颈;     

镁基大块非晶玻璃转变的动力学性质

用真空吹铸法制备了直径2 mm的Mg65Cu25Y6Gd4与Mg65Cu25Gd10块体非晶合金棒,采用X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DTA)分别对非晶合金的结构和形成能力进行了研究.以Mg65Cu25Y6Gd4与Mg65Cu25Gd10大块非晶合金DTA实验为基础,利用Kissinger方程对其玻璃转变的动力学性质从不同方面进行了研究.分析结果表明:玻璃转变表观激活能与频率因子v0越小,玻璃转变处Lasocka关系的B值越大,则对于同一合金系表现出玻璃形成能力(GFA)越强,这一现象是由于大块非晶合金独特的结构特点所引起的.     

大块非晶合金制备技术进展

介绍了大块非晶合金的制备方法,并从成分结构条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制,描述了大块非晶合金玻璃形成能力的各种判据。对一些方法、特点进行了讨论,并对它们进行了初步对比。     

超临界二氧化碳辅助制备二维非晶材料

二维非晶材料不仅具有二维材料的高比表面积和高表面原子活性,还具有非晶材料的多缺陷和活性位点等优势,是理想的催化材料。近年来,超临界二氧化碳辅助制备工艺在制备二维非晶材料方面取得了一系列成功。介绍了利用超临界二氧化碳辅助制备各种二维非晶材料,讨论了其可能的非晶化机理及其对二维材料结构和性能的影响,并进一步展示了它们在不同领域的应用。对超临界二氧化碳辅助制备二维非晶材料的研究不仅能从理论层面理解二维非晶材料的形成机制,更为制备具有特定结构和性能的二维非晶材料提供指导。相关研究展示了超临界二氧化碳辅助制备工艺在材料设计和工程应用中具有广阔的前景。     

金属玻璃微观结构与变形的关联性

金属玻璃,又称非晶合金,它是将高温下熔化的液体金属以极快的速度冷却,使金属原子来不及结晶,得到的固态合金是长程无序结构,没有晶态合金的晶粒、晶界存在。由于特殊的微观结构,使其具有高强度、高断裂韧性、高弹性极限和优异的耐腐蚀和软磁性能。但这种特殊的结构也导致了金属玻璃室温下拉伸塑性差、难以进行机械加工等问题,制约着其工业化大规模的生产和应用推广。本文整理了我们研究金属玻璃微观结构异质性的相关工作,探讨金属玻璃变形的演化过程和机理。分析微观结构异质性对金属玻璃变形过程中的剪切带形核、扩展和相互作用的影响,明确剪切带形成过程的结构信息,从而有效地控制剪切带软化程度,加深对金属玻璃变形过程中的原子团簇演变以及影响变形主要因素的认识,提高金属玻璃室温塑性变形能力。     

应用机器学习加速新材料的研发

材料不仅是国民经济的基础,而且也是高新技术的载体.超越常规手段、应用新方法加速新材料的研发已成为全世界的研究热点.随着数据驱动方法取得的巨大成功,机器学习受到了日益高度的关注.它结合计算机科学、数据库理论、统计学、计算数学和工程学,不仅能展现出更快的计算速度和可靠的预测能力,大幅度提升材料计算效率,而且还能有效地处理一些难以运用传统模拟计算方法解决的体系和问题,这为研发具有特殊功能和特殊结构的新材料以满足日益提升的新技术的要求提供了契机.本文将简要概述机器学习的基本原理,介绍机器学习模型中的几种典型算法以及机器学习在新材料研究中的应用进展,并对机器学习在材料科学领域中的未来的发展前景做出展望.     

非晶合金材料科学前沿论坛专题·编者按

正非晶合金材料是近几十年采用现代冶金凝固技术和合金设计理念开发出的新型高性能金属合金材料.非晶合金具有长程无序、短程有序结构特征,导致这类材料有极端和奇异的宏观物理性质,如玻璃转变、优异力学性能(接近理论极限的强度)、抗腐蚀等化学性能、流变局域化、复杂的动力学行为等;另一方面,非晶的无序结构使得经典的固体物理和材料科学的范式和理论基本不能用于理解和描述非晶合金材料.因此,非晶合金材料的出现对传统固体物理和材料理论框架提出了挑战,成为材料科学和技术研究的前沿课题.特别是块体非晶合金材料具有显著优于常规金属材料的特质,在高技术、国防、信息和能源领域等方面有着重要的应用.因此,非晶合金材料促进了凝聚态物理研究的发展.     

热喷涂制备铁基非晶涂层耐腐蚀性能的研究进展

非晶合金微观结构长程无序、短程有序,使之具有高强度、高硬度以及优异的耐腐蚀性能,展示出非晶合金在腐蚀领域中广阔的应用前景。由于非晶合金的形成需要极大的冷却速率且受到制备技术的约束,因而难以加工出形状尺寸较大的非晶合金。为了克服这一难题和扩大其应用领域,利用热喷涂技术具备效率高、喷涂材料范围广、涂层耐腐蚀性能好等优点将非晶合金制备成非晶涂层。非晶涂层是一种既高效又经济的防腐措施,其中铁基非晶涂层因其价格低廉和优异的耐腐蚀性能而受到学者们的广泛关注。制备铁基非晶涂层的热喷涂方法颇多,本文着重介绍等离子喷涂、超声速火焰喷涂和电弧喷涂3种喷涂技术。阐述铁基非晶涂层的制备原理、工艺和涂层结构特点,并综述了这3种技术制备的铁基非晶涂层电化学腐蚀及高温腐蚀性能的研究进展,提出提高热喷涂铁基非晶涂层耐腐蚀性能的方法,并展望铁基非晶涂层的耐腐蚀性能研究前景。     

母合金铸锭组织对Zr60Al15Ni25合金玻璃形成能力的影响

通过改变反复重熔次数获得了具有不同凝固组织的母合金铸锭.结果发现,母合金铸锭的凝固组织随着熔炼次数的增加而明显细化.通过差示扫描量热法(DSC)研究了母合金铸锭凝固组织对大块非晶形成合金Zr60Al15Ni25玻璃形成能力的影响.实验结果表明,随着母合金铸锭凝固组织的细化,非晶合金的玻璃转变温度Tg提高;约化玻璃转变温度Trg增大;合金的熔化焓ΔHf减小,凝固过程中的结晶驱动力降低,抑制了形核,有利于非晶的形成.由于结构的遗传性,细化的铸锭重熔至同一吸铸温度时,相应的合金熔体的短程序尺寸变小,在随后的快冷过程中保留到非晶基体中的短程序尺寸减小,非晶晶化时原子的重组变得困难,因而Tg提高.     

微测辐射热计用VO2薄膜及其改性研究

二氧化钒(VO2)薄膜是目前微测辐射热计的首选材料,但其性能还有很大的提高空间,开展其改性研究具有重要意义。VO2薄膜改性旨在通过材料组分和结构的调控获得更好的性能,以满足高性能微测辐射热计应用的要求。目前改善VO2薄膜热敏电阻特性的主要方法是采用离子掺杂和新的形态结构(纳米和非晶)。文章介绍了VO2的基本结构及其在微测辐射热计上的应用,综述了离子掺杂、纳米及非晶结构VO2薄膜的研究现状,并提出了未来VO2薄膜改性研究的方向。     

纳米晶铁基丝的制备及其导磁性能的研究

该文介绍了采用熔融速淬法制备玻璃包覆非晶铁基合金丝 ,以及经 5 4 0℃退火处理得到纳米晶微丝的方法 .实验结果表明 ,用此方法可得到晶粒尺度为 6 nm左右的材料 ,该纳米晶磁导率比非晶铁基合金有显著的提高 ,因此在制造传感器和吸波材料中有广阔的应用前景 .文章还根据材料微观结构的改变 ,分析和讨论了磁导率提高的原因 .     

铁基非晶合金的辐照性能

铁基非晶合金由于成本低较、易制备、较好的温度稳定性等优点,并具优异的机械性能、磁性能和耐腐蚀性能而被广泛研究.并且其固有的无序结构有助于抵抗辐照导致的损伤,使得铁基非晶合金可作为抗辐照材料使用.辐照既可以试验铁基非晶合金的性能也是优化铁基非晶合金结构和性能的有效方法.本文综述了铁基非晶合金中子辐照、离子辐照和电子辐照性能的研究进展,探讨了铁基非晶合金的结构和性能与非晶合金的成分以及辐照粒子的类型、能量、注量之间的关系,以及辐照晶化的机制,为进一步促进高性能铁基非晶合金的研究提供了有价值的参考.