TM-Gd合金系非晶形成能力的热力学研究（I）

在Co-Gd二元系合金体系的热力学优化评估的基础之上,应用CALPHAD （ CALculation of PHAse Diagram）技术,研究此二元非晶合金的玻璃形成能力。本文分析了700 K、800 K时Co-Gd合金中各元素含量对非晶形成能力的影响,预测了非晶形成的最优成分,计算过冷液相中的结晶相形成驱动力。通过与部分实验和非晶共晶点准则的比较可见,本文所做的热力学分析对此二元合金的非晶制备具有一定的理论指导意义。     

TM-Gd合金系非晶形成能力的热力学研究（Ⅱ）

在Fe-Gd二元系合金体系的热力学优化评估的基础之上,应用CALPHAD（CALculation of PHAse Diagram）技术,研究此二元非晶合金的玻璃形成能力。本文分析了700 K、800 K时Fe-Gd合金中各元素含量对非晶形成能力的影响,预测了非晶形成的最优成分,计算过冷液相中的结晶相形成驱动力。通过与部分实验和非晶共晶点准则的比较可见,本文所做的热力学分析对此二元合金的非晶制备具有一定的理论指导意义。     

三元Fe_(1-x)Nb_9B_x非晶合金的非晶形成能力和软磁性能研究

为了研究三元铁基非晶合金的合金成分对非晶形成能力以及软磁性能的影响规律,采用单辊甩淬法制备Fe_(1-x)Nb_9B_x(x=19,20,21)合金薄带,用X射线衍射仪、差示扫描量热仪和振动样品磁强计对制备的合金薄带分别进行合金结构、合金的非晶形成能力以及软磁性能分析.研究结果表明:当合金成分中的铌(Nb)原子分数为9%时,随硼(B)原子分数在19%~21%范围内增加时,所制备的合金均为非晶带材.合金的过冷液相区(ΔTx)逐渐增大,表明非晶形成能力逐渐增强,最大的ΔTx=52K.这与热力学参数PHSS所预测的非晶形成能力的结果一致.饱和磁化强度(Ms)随Fe含量的降低,逐渐减小.Fe_(72)Nb_9B_(19)的Ms达到最大(Ms=65emu·g~(-1)).     

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.     

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.     

块体非晶合金的研究进展

块体非晶合金具有比各种传统材料更为优异的物理、化学、力学性能及精密成型性,因而一直是材料科学与物理研究的热点。本文分析讨论了该领域中存在的一些基本的问题,并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了块体非晶合金的形成机制,介绍了块体非晶合金优异的性能和应用前景,并扼要介绍了块体非晶合金未来的发展趋势及方向。     

元素Ce对Y基合金非晶形成能力和热稳定性的影响

采用铜模吸铸法成功制备出直径为3 mm的Y56Al24Ni20和直径为5 mm的Y36Ce20Al24Ni20大块非晶合金,用X射线衍射法和差示扫描量热法对其非晶形成能力及热稳定性进行了分析。结果表明:Y36Ce20Al24Ni20大块非晶合金存在明显的玻璃转变温度Tg,其过冷液相区温度宽度ΔTx=63 K,约化玻璃转变温度Trg=0.70 K。这说明稀土元素Ce可以改善Y56Al24Ni20合金的非晶形成能力及热稳定性。     

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.     

原子尺寸因素对块体非晶形成能力的影响

块体非晶的研究无论在理论上还是在应用上都有重要意义,而非晶形成能力是决定非晶制备的关键因素之一.通过研究原子尺寸分布对非晶形成能力的影响,计算了原子尺寸差函数与合金非晶形成能力间的关系,系统地分析了其机理,并对其合理性进行了验证.结果表明,原子尺寸差函数可以估计合金体系的非晶形成能力.相同合金体系中,非晶形成能力与基元素的原子百分含量存在线性关系.     

新型大块非晶合金的研究进展

回顾了新型大块非晶合金的发展历史,介绍了典型的大块非晶合金系及其开发年代,简要分析了影响非晶形成能力的因素,简述了大块非晶合金的形成机理、性能及应用前景。以铜模铸造法制备的铁基大块非晶合金为例,列出了该材料的一些实验数据。     

Nb对Cu基非晶合金热加工及力学性能的影响

为了提高Cu基非晶合金的热加工性能和力学性能,采用铜模铸造法制备了直径为2 mm的Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金.分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热计和电子万能试验机对Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金的相组成、显微组织、热力学参数和力学性能进行了研究.结果表明,适量的Nb元素可以提高Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金的热加工和力学性能.Cu47Zr47Al6非晶合金的过冷液相区和断裂强度分别为53.5 K和1 528 MPa.当Nb元素的原子分数为2%时,Cu47Zr45Al6Nb2非晶合金具有最大的过冷液相区和断裂强度,且可以分别达到69.0 K和1 830 MPa.     

Ce-Al-Ni非晶合金制备及非晶形成能力研究

采用熔体旋淬法制备了Ce75Al25-xNix(x=4,8,16)和Ce68Al17Ni15,Ce73Al15Ni12非晶合金薄带,用X射线衍射(XRD)法表征了合金薄带的相结构,用差示扫描量热法(DSC)测量了合金薄带连续加热过程相变规律,研究了Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力与合金成分及相应的非晶形成能力参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)之间的关系.研究结果表明:当Ce的含量一定时,随着合金中Ni原子百分数的增加,合金的非晶形成能力降低;研究还发现Ce-Al-Ni体系具有非常特殊的非晶形成规律,计算评估的用来预测具有强的非晶形成能力的合金成分参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)不能用来表征Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力;根据非晶形成能力参数计算的预测具有强的非晶形成能力的合金成分,实验研究不能观察到更好的非晶形成能力.     

新型大块非晶合金的研究进展

回顾了新型大块非晶合金的发展历史，介绍了典型的大块非晶合金系及其开发年代，简要分析了影响非晶形成能力的因素，简述了大块非晶合金的形成机理、性能及应用前景。以铜模铸造法制备的铁基大块非晶合金为例，列出了该材料的一些实验数据。     

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.     

Fe_(97-x)Nb_3B_x铁基非晶合金的热学与磁学性能研究

为了研究B含量对Fe-Nb-B三元非晶合金的非晶形成能力和磁学性能的影响规律,采用单辊甩带法制备Fe_(97-x)Nb_3B_x(x=16,18,20)非晶薄带,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和振动样品磁强计(VSM)对合金结构特征、热学性能以及软磁性能进行研究.结果表明:制备的Fe_(97-x)Nb_3B_x合金薄带均为非晶.增加B含量使得合金的非晶形成能力显著提高,Fe77Nb3B20合金具有高的热稳定性及良好的非晶形成能力,过冷液相区(ΔTx)、约化玻璃转变温度(Trg)和γ参数分别为44 K、0.584和0.291.该合金具有优异的软磁性能,饱和磁化强度为123~141 emu·g-1,低矫顽力为4.0~1 728.8 A·m-1.Fe_(97-x)Nb_3B_x(x=16,18,20)非晶合金具有高的非晶形成能力和优异软磁性能,有望作为一种新型软磁材料应用于工业领域.     

计算合金热力学性质的Miedema理论

分析了Miedema理论,在二元合金热力学性质计算时,用Miedema理论结合几何模型的方法,能为生产实验提供理论依据。对于多元合金体系热力学性质的计算,由二元系溶体的热力学性质推算多元合金体系热力学性质的溶体模型,并介绍了由Toop模型和周模型外推得到的Miedema模型。但对于多元合金体系,其理论值与实验值并不如二元合金体系符合得那样好,为了能精确地计算三元以及多元合金体系的热力学性质,还需要对几何模型作进一步完善.     

Fe_(71-x)Nb_9B_(20)W_x磁性非晶合金玻璃形成能力及热稳定性研究

为了研究W元素部分替代Fe元素对Fe基非晶合金热稳定性和软磁性能的影响规律,文中采用单辊旋淬法制备了Fe_(71-x)Nb_9B_(20)W_x(x=1,3,5)非晶合金带材,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)及振动样品磁强计(VSM)等手段测试Fe_(71-x)Nb_9B_(20)W_x非晶合金的热学性能和软磁性能。研究结果表明:Fe基非晶的晶化过程与W含量密切相关,随着W含量的增加,合金由两次晶化过程转变为一次晶化过程。添加W元素能够有效提高Fe基非晶合金的玻璃形成能力,改善合金的热稳定性。Fe_(66)Nb_9B_(20)W_5非晶合金具有优异的热稳定性和较高的非晶形成能力,过冷液相区宽度T_x和晶化起始温度T_(x1)分别高达58 K和928 K。合金的饱和磁感应强度M_s和矫顽力H_c分别为42～90 emu·g~(-1)和0.61～6.59 Oe,其中M_s随着W含量的增加而降低。     

Cu—Zr—Al大块非晶合金的制备及性能研究

采用铜模铸造的方法制备了Cu48Zr52-x Alx（x=6,7,8,9,10,at％）几种合金奠射线衍射（XRD）实验检验Cu48Zr44Al8,Cu48Zr43Al两种合金样品为完全非晶态．对样品进行差示扫描量热分析（DSC）考查三种大块非晶合金的非晶形成能力,以及灿的添加对非晶形成能力的影响．结果表明：当铝含量X=9时,合金的非晶形成能力及热稳定性最好．     

差示扫描量热法在非晶合金形成能力和晶化行为研究中的应用

简述了差示扫描量热法(DSC)在非晶合金形成能力和晶化行为研究中的应用。描述合金非晶形成能力的多种参数,可依据DSC曲线的特征温度进行计算,DSC在非晶合金的晶化行为研究中具有简捷、快速的特点。DSC将在非晶合金研究中发挥更加重要的作用。     

铁基块体非晶合金的研究进展

概述了铁基块体非晶合金的发展,简要介绍了合金元素对玻璃形成能力的影响、铁基块体非晶合金的主要制备方法及各种独特性能,并对铁基块体非晶合金的研究方向进行了展望.