高通量开发非晶合金的研究进展

革新非晶合金成分的传统试错研发方法,加速非晶合金从研究到应用的进程,已成为非晶合金研究领域的迫切需求。高通量实验技术作为美国政府2011年6月提出的"材料基因组计划"的三大要素之一,可在短时间内完成大量样品的制备与表征,可将材料从发现到应用的速度至少提高1倍,成本至少降低1/2。高通量实验可以加速非晶合金成分的筛选和优化,其重要性在非晶合金的研究中日益凸显。文章首先简要回顾非晶合金成分的传统设计方法,然后着重介绍利用高通量实验方法研发非晶合金成分的最新进展,并简要分析高通量实验技术在非晶合金研究中面临的挑战。     

非晶形金属及合金展望

非晶形金属及合金作为一类材料早已为人们所认识。早在本世纪60年代和70年代就发展起来的从熔体直接淬火得到非晶形合金(也称金属玻璃)的方法,极大地提高了人们想实用的兴趣。目前已在铁、镍、钴、铜、铂、锆和一系列合金的基础上,开发出了多种非晶形金属及合金。得到金属玻璃的主要条件是将液态金属     

非晶合金泡沫材料的研究进展

非晶合金泡沫是结合金属泡沫与非晶合金两者优点而发展起来的一类新型结构材料。作为轻质与强韧的完美统一,非晶合金泡沫材料近年来受到国内外学者越来越多的关注。本文简要综述了非晶合金泡沫的发展、制备以及力学性能的研究进展,提出当前工作中存在的问题,并就本领域今后值得关注的问题进行展望。     

压力及制备条件对大块非晶合金结构的影响

大块非晶合金又称大块金属玻璃,是一种具有特殊结构与性能的新型金属材料.本文利用同步辐射XRD技术研究了常压和11.6GPa压力下Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金结构以及0～50GPa压力范围内Fe60Co10Zr8Mo5Nb2B15大块非晶形成合金结构特征的演变.另外,利用同步辐射XRD研究了冲击波处理和水淬条件下制备的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金微观原子构型的差异.研究表明,压力与制备条件对大块非晶合金的结构均有一定影响,本研究对深入了解大块非晶合金结构本质及进一步开发该类材料具有重要理论和现实意义.     

稀土元素在非晶合金中的应用

概括了稀土元素在非晶合金中的主要作用,包括脱氧、净化合金液体、提高非晶形成能力、改善软磁性能等.阐述了金属钇、铈、铒、钕、钪等稀土元素分别在铁基、锆基、铝基和镁基等主要非晶合金体系中的应用情况.通过分析稀土元素的物理与化学特性,有助于合理选择和综合搭配稀土元素,改善非晶合金的性能.     

软磁性Co基块体非晶合金的研究进展

Co基非晶合金不仅具有高热稳定、高强度、硬度,还显示出优异的软磁特性如低矫顽力、高磁导率、低铁损、低磁致伸缩系数等,尤其是高频下的导磁率、铁损性能极佳,有着重要的工业应用价值.但相对于软磁性Fe基非晶合金,Co基的合金体系较少、玻璃形成能力(GFA)和饱磁感应强度较低而影响了它们的广泛应用.近年,材料工作者研发出了一系列Co基块体非晶合金体系,并对它们的非晶形成机理、GFA、过冷液态稳定性、结晶化行为、磁性及力学性能等进行了广泛、深入的研究.本文对软磁性Co基块体非晶合金的研究进展进行了简述,并展望了其今后的发展方向.     

激光诱导燃烧合成Zr-Ti-Al-Ni合金

根据等电子浓度和等原子尺寸判据设计了四种Zr Ti-Al-Ni系合金,并用激光诱导燃烧合成的方法制备了材料研究发现,其合成产物主要由金属间化合物和Ti/Zr固溶体组成,在成分Zr55Ti1o 8Al171Ni17 1和Zr50Ti21 6Al14 2Ni14 2中还出现了非晶相.合成产物的硬度和摩擦磨损特性与相组成有密切的关系,非晶含量越大,合金硬度值越低,平均摩擦系数越高.     

镁基材料合金化研究最新进展

综述了近年来镁基材料合金化研究的状况,分别介绍了镁基结构材料、储氢合金、非晶合金等方面合金化研究的最新进展.最后,对镁基材料的其它研究领域做了简要地说明.     

块状金属玻璃形成能力的研究与进展

大尺寸块状非晶合金的制备和形成能力的表征是目前非晶态合金研究的热点.介绍了科研人员在Inoue经验理论的指导下发现的判定块状金属玻璃形成能力的方法:①用合金摩尔熔化热判定金属玻璃形成能力;②由液相稳定性和抗晶化能力判定金属玻璃形成能力;③由于物理参数研究金属玻璃形成能力.探讨了热力学、动力学和合金液体微观结构3个因素对金属玻璃形成能力的影响.最后指出,块状金属玻璃形成能力的研究是一个比较复杂的问题,应该在积累更多经验的同时致力于研究出一套严谨的理论.     

具有复相组织合金镀层中纳米晶粒含量的确定

非晶基上弥散分布着金属间化合物的复相合金镀层,具有优异的耐蚀性及良好的耐磨性.镍-钴合金镀是最新发展的高质量纳米镀技术,其镀层的硬度、耐磨性、摩擦系数、耐腐蚀性、表面粗糙度、深镀能力、复盖能力、电流效率和沉积速率等所有的性能都明显优于晶态的电镀镍-钴合金,这种合金镀层,在非晶基上弥散分布着纳米级的金属间化合物.但研究此类复合镀层,至今未有现成的方法来测定非晶与纳米晶粒的比例,本文采用小角X射线散射解决了这一新问题.     

机械合金化Fe─B非晶合金及纳米合金的形成

在适当条件下机械合金化可以形成急冷法难以得到的单一Ｆｅ６０Ｂ４０非晶合金，而在其他成分内形成亚稳纳米合金。在众多的球磨条件中，球磨机的转速是控制合金化的重要因素，空气中的氧对小颗粒界面产生了强烈的污染作用，从而抑制了原子的相互扩散，难以形成单一的非晶产物。不同球磨条件下的产物含有的非晶相的晶化温度比单一非晶相合金的晶化温度稍高，并且与球磨条件以及成分的关系不大。     

机械合金化与非晶合金材料的研究进展

机械合金化是一种通过高能研磨实现的固相粉体加工技术.现已证明可以通过对纯组元混合粉或预合金粉进行机械合金化处理,合成包括非晶合金在内的多种平衡与非平衡合金相.主要评述了机械合金化法在非晶态合金材料研究领域的优势和特点,重点介绍了当前有关机械合金化致非晶化机理的研究成果以及未来这一领域的发展方向.     

Fe基非晶合金粉末的研究进展

非晶合金粉末是指快冷雾化合金液滴所制得的合金粉末,其中Fe基非晶合金粉末因具有生产成本低廉和应用前景广阔等优势,一直备受青睐。同时,Fe基非晶合金粉末的应用也为块体Fe基非晶合金应用难的问题提供了一条崭新的途径。本文综述了Fe基非晶合金粉末的研究进展,对其在涂层制备、磁性材料、激光3D打印、废水处理4个方面的研究现状进行了归纳分类与总结,并分析了Fe基非晶合金粉末在各领域的应用优势。最后指出Fe基非晶合金粉末在制备高质量涂层、老化磁性粉末再利用及增材制造领域的研究方向,并展望了作为传感、控制等功能性器件的应用前景。此外,在薄膜等小尺寸、低维材料及柔性电子领域也展现出巨大的应用潜力。     

放电等离子烧结制备块体非晶合金研究进展

非晶合金又称“金属玻璃”,是由于超快速冷却凝固导致无法有序排列结晶,从而得到的一种长程无序结构。这种非晶合金与存在晶界和位错的普通合金相比,具有更加优异的力学及物化性能。由于粉末状或条状非晶合金在尺寸和性能等方面的限制,因而大尺寸、优异力学性能及软磁性能卓越的块体非晶合金的制备受到了大量关注与探究。放电等离子烧结技术以温度低、效率高、时间短及冷却速率快等优点,被认为是一种具有广阔发展前景的制备方法。对Fe基、Zr基、Al基及Ti基本身的特点,以及通过放电等离子烧结技术制备不同体系块体非晶合金的物理及化学性能的研究进行了较为全面的综述。概述了放电等离子烧结技术的原理及在制备块体非晶合金方面的优势;分析了放电等离子烧结技术和制备的块体非晶合金材料存在的问题,以及采用该技术制备块体非晶合金的发展前景。重点介绍了在采用该制备不同体系的块体非晶合金时,如何通过改变放电等离子烧结参数,或通过再加工、本身粉末添加元素等方法获得大尺寸、优异性能的块体非晶合金。     

A New Physical Metallurgy Phenomenon—the Shock Wave Nanocrystallization of Amorphous Alloys

Some results of amorphous alloy nanocrystallization by shock wave are presented.Compared with the well known annealing crystallization,these results seem novel and are very difficult to be explained by the diffusion theory,such as nucleation and growth mechanism in the solid state phase transitions.The shock wave crystallization of amorphous alloy is a new metallurgical phenomenon with possibilities for improving the crystallization theory in physics.     

块状非晶态镍磷合金的电化学沉积制备与结构研究

采用电化学沉积方法,在不同的工艺条件下,制备块状非晶态Ni-P合金,并研究了工艺条件和磷含量对块状Ni-P合金结构的影响.结果表明,电化学沉积制备块状非晶态Ni-P合金的方法是可行的,较低的pH值、较高的温度和较低的阴极电流密度更有利于非晶态结构的形成.试验中还发现,磷含量是决定块状Ni-P合金结构的主要因素,随着磷含量的增加,块状Ni-P合金由晶态向非晶态结构转变.     

粉末冶金难变形材料热静液挤压技术进展

综述了热静液挤压技术在烧结态粉末冶金难变形材料挤压成形与粉末体高致密化固结方面的研究进展。简述了热静液挤压工艺原理、工艺特点与适用范围,分析了热静液挤压润滑层形成的影响因素,介绍了热静液挤压润滑介质研制和热静液挤压技术在粉末冶金高比重钨合金、γ-TiAl基合金材料的挤压成形以及纳米晶铝合金、弥散强化铜合金、NdFeB永磁合金等金属粉末体材料的高致密化固结成形方面的应用,指出了热静液挤压工艺的技术优势与发展前景。     

大块非晶镁合金储氢材料的研究现状及展望

分别介绍了大块非晶镁合金和镁基储氢材料的发展现状、制备方法及最新进展，由此提出大块非晶镁合金储氢材料是具备发展潜力的材料之一。