Zr67.8Cu24.7Al3.43Ni4.07非晶合金激光焊接晶化控制及组织性能分析

对Zr_67.8Cu_24.7Al_3.43Ni_4.07非晶合金进行激光焊接,研究激光功率和焊接速度变化对接头不同区域微观组织的影响,阐述非晶合金激光焊接接头晶化控制的工艺调控规律,并分析接头不同区域的微观结构特征与其硬度之间的关系.结果表明,采用高焊速及高能量密度的激光焊接有利于使Zr_67.8Cu_24.7Al_3.43Ni_4.07非晶合金接头的熔化区保持非晶态结构,同时伴随少量纳米晶产生.热影响区的晶化现象明显,激光功率对接头完全焊透具有较大影响,通过降低激光功率或提高焊接速度以减小热输入,热影响区的晶化程度得到有效控制.焊后接头的熔化区硬度略高于母材,而热影响区的硬度相比于母材显著降低.     

铸造工艺参数对Zr基非晶合金充型能力的影响

液态金属的流动性是影响其充型能力的主要因素之一,采用U形铜模研究了不同工艺参数对Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅和Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂合金充型能力以及非晶形成能力的影响。结果表明:随吸铸功率和吸铸压力的升高,两种合金熔体的流动长度增加,充型能力逐渐增强。Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅在吸铸功率8 k W,吸铸压力0.02 MPa,Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂在吸铸功率7 k W、吸铸压力0.03 MPa时,充型能力强。采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)分析结果表明不同铸造参数下的试样均为非晶态结构,且适当提高吸铸功率,有助于提升铸造合金非晶形成能力(GFA)。     

ZrAlNiCuCo非晶合金的组织及力学性能

采用电弧熔炼-铜辊甩带法制备Zr₅₀Al₅Ni_15-xCu₁₅Co_15+x(x=2、4和6 at%)非晶合金条带，使用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及万能力学试验机等研究了样品厚度、合金成分以及热处理工艺对其微观结构、相组成、热稳定性和拉伸力学性能的影响。结果表明：Zr₅₀Al₅Ni_15-xCu₁₅Co_15+x(x=2,4,6 at%)合金条带为非晶态，退火后非晶基体上析出简单立方结构的CoZr和CuZr纳米晶。在相同样品厚度下，随着Ni含量的减小，合金的室温拉伸塑性增加；随着条带厚度的增加，合金的室温拉伸塑性逐渐增加。其中，51μm厚的Zr₅₀Al₅Ni₉Cu₁₅Co₂₁合金条带经513℃退火1800 s...     

Zr61Cu25Al12Ti2和Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5块体非晶合金过冷液相区的塑性流变行为

利用Gleeble 3500热模拟试验机研究了块体非晶合金Zr₆₁Cu₂₅Al₁₂Ti₂（ZT1）和Zr_52.5Cu_17.9Ni_14.6Al₁₀Ti₅（Vit105）过冷液相区的压缩变形性能及其流变行为。结果表明，温度和应变速率影响其在过冷液相区的变形模式，主要包括3种典型方式：低温或高应变速率时局部剪切导致的脆性断裂，较高温度或者低应变速率时的Newtonian流变，中温区间或者较高应变速率时的非Newtonian流变。给出了2种合金Newtonian流变向非Newtonian流变转变的边界条件及过冷液相区的变形图。当压缩应变速率小于1×10^-3s^-1时，ZT1和Vit105分别在678～703 K和703～738 K温度区间表现出Newtonian流变行为，适合进行热塑性加工。利用自由体积模型分析发现，与ZT1相比，Vit105合金的流变激活体...     

Fe66Ni1Al5Ga2P9.65B7.6Si3C5.75非晶合金循环预处理的热力学分析

采用XRD、DSC方法研究了循环预处理对Fe₆₆Ni₁Al₅Ga₂P_9.65B_7.6Si₃C_5.75非晶合金热力学参数的影响和晶化过程中析出相自由能的变化。结果表明:与淬火态相比,经循环预处理后晶化样品的Tg、Tx、Tp均有所降低,过冷液相区扩大,整个非晶的晶化阶段均有所提前;晶化析出相种类增加,晶化体积大幅增加,其中经冷热循环处理样品的晶化体积最大为60.197%;晶化相Fe₃P、AlNi₃C_0.5、Fe₂P的ΔGT与温度的变化成正比例函数。     

Fe76Ga5Ge5B6P7Cu1合金的非等温晶化动力学

采用单辊旋淬法制备了Fe₇₆Ga₅Ge₅B₆P₇Cu₁带材,并研究了其晶化行为和机理。结果表明Fe₇₆Ga₅Ge₅B₆P₇Cu₁合金的晶化过程分为2个阶段,第1个阶段为α-Fe（Ga, Ge）相的析出,第2个阶段为Fe（B, P）硬磁相的析出。在非等温加热的情况下,初始表观激活能大于晶化表观激活能。根据Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JMAK）方程得出,对于非完全非晶结构的合金,其晶化过程为预先存在的晶核或团簇不断长大,同时伴随着新的晶核不断析出且形核率不断下降。此外,快速升温的退火工艺更适合形成均匀弥散的纳米晶组织。通过实验验证,退火时升温速率为100 K/min的合金软磁性能优于升温速率为10和50 K/min的合金,其最优起始磁导率为2.86×10^-2H/m,矫顽力为1...     

不均匀性抑制Zr基块状金属玻璃的脆化

研究了Zr_47.25Cu_47.25Al_5.5块状金属玻璃(BMG)在铸态和不同退火时间下的室温压缩塑性与微观结构之间的关系。结果表明,Zr_47.25Cu_47.25Al_5.5BMG具有3.96%的压缩塑性,经过0.5、1.5、3和6 h退火后,该合金的压缩塑性均有所提升。在0.5 h退火后,压缩塑性达到最高(5.84%)。铸态Zr_47.25Cu_47.25Al_5.5BMG的微观结构呈现出5 nm左右网状分布。经过6 h退火后,富Cu的网状区域尺寸为50 nm左右,并伴有少量晶化。这种微观结构的不均匀性使该铸态合金在室温具有一定的塑性,同时抑制了其在退火中因自由体积减小而导致的脆化。     

电火花沉积非晶涂层的组织结构与摩擦磨损性能

以Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶态合金棒为电极,利用电火花沉积技术在ZL101铝合金表面制备了锆基合金涂层.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微硬度计和摩擦磨损实验机等对涂层的微观结构、表面形貌、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析测试.结果表明,沉积层表面较致密、均匀,为典型的“溅射状”花样形貌;沉积层主要由非晶、ZrO₂和Cu₈Zr₃等相组成;沉积层的平均显微硬度为1 555 HV 0.01,约为基材的15倍,摩擦系数仅为0.096,呈现出良好的减摩耐磨特性,沉积层的磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损.     

脉冲磁场处理Fe52Co34Hf7B6Cu1非晶的低温真空退火效应

对Fe₅₂Co₃₄Hf₇B₆Cu₁非晶合金进行了低频磁脉冲处理,研究低温真空退火对磁脉冲处理Fe_52Co₃₄Hf₇B₆Cu₁非晶软磁性能的影响.结果表明,磁脉冲处理导致非晶合金发生纳米晶化,析出晶态相α-Fe（Co）,晶粒尺寸为5-10 nm,形成的纳米晶粒弥散分布于非晶基体的双相纳米合金中.对磁脉冲处理的试样进行低温真空退火,可以进一步优化纳米合金的软磁性能,在100℃退火可以得到最佳的软磁性能.     

Ta1/Ta8Ni30Cr20Cu42/0Cr18Ni9储能焊接头组织与性能

针对钽与钢之间因物化性能差异大，储能焊接头易产生脆性金属间化合物等问题，依据熔核金属高熵化技术思路，以等摩尔比的Ta₂₀Fe₂₀Ni₂₀Cr₂₀Cu₂₀合金为熔核目标成分，依据焊接过程两种母材熔合比折合得到Ta₈Ni₃₀Cr₂₀Cu₄₂中间层合金，将其用于Ta1/0Cr18Ni9的储能焊连接. 结果表明，熔核金属的高熵合金化可有效地抑制熔核中脆性金属间化合物的形成，Ta1/Ta₈Ni₃₀Cr₂₀Cu₄₂/0Cr18Ni9储能焊接头形貌完整，熔核呈规则的杯形，长径约0.6 mm，整体向钢侧发生了偏移. 熔核组织以简单FCC固溶体为主相，兼有少量BCC固溶体. 熔核中心凝固组织以细小的等轴晶为特征，熔核与两侧母材熔合区则形成了平行生长的柱状晶，熔核区与母材结合良好. 在焊接电压1 000 V，电容500 μF，电极力30 N工艺条件下，接头平均抗剪强度372 MPa.     

Cu46Zr46Al8非晶合金电子束焊接特性分析

对Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金进行了电子束焊接,并分析了接头微观组织转变、显微硬度分布及拉伸性能.结果表明,Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金电子束焊接接头熔化区组织大部分仍为非晶态,过冷液相区内发生晶化形成Cu-Zr金属间化合物.焊接接头熔化区与母材硬度相当,过冷液相区硬度值显著降低.接头抗拉强度及韧性相比母材都明显降低,拉伸断裂于过冷液相区内的脆性化合物层,呈现典型的沿晶脆性断裂特征.     

熔盐电解制备低成本Ti12LC钛合金的研究

利用覆盖渣技术在非真空条件下成功制备出了直径为3 mm的Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金.采用差示扫描量热法(DSC),将Johnson-Mehl-Avrami理论拓展应用于非晶合金的非等温晶化过程研究.结果表明,Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金的连续升温晶化过程Avrami指数及形核率随升温速率的升高而呈下降趋势,同时随晶化过程进行呈先增加后减小的规律.Avrami指数最大值出现在晶化体积分数0.3～0.4之间,在低升温速率下Zr55Ni5Al10Cu30块体非晶合金部分晶化过程出现三维形核界面控制长大的形式.     

TA2/ Co13Cr28Cu31Ni28/ Q235脉冲TIG焊接头组织与性能

针对钢与钛之间因物化性能差异大,焊接过程易产生大量金属间化合物而难以实现可靠连接的问题,依据焊缝金属固溶高熵化思路,选用Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金作为中间过渡层对TA2钛和Q235钢进行脉冲钨极氩弧焊,并对Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金及接头的组织和性能进行分析研究. 结果表明,Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈主要是双相面心立方结构,分别为富Cu的晶间和晶内面心立方结构,强度和塑性良好;焊接接头两部分焊缝均成形良好,无气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织均为简单的固溶体结构,Q235侧焊缝主要为面心立方结构相,TA2侧焊缝主要由简单的体心立方结构和面心立方结构相构成,以体心立方结构相为主;焊接接头抗拉强度为224 MPa,在TA2侧靠近高熵合金的熔合线处断裂,主要由于生成了脆性的Cr₃O₈,断口有较多韧窝和一部分解理面,为混合断裂,表现出一定的韧性断裂特征.     

析出强化Fe53Mn15Ni15Cr10Al4Ti2C1高熵合金强韧化机制

以fcc结构高熵合金为基础合金,通过添加Al、Ti和C元素,设计了新型析出强化Fe₅₃Mn₁₅Ni₁₅Cr₁₀Al₄Ti₂C₁高熵合金。经过轧制后该合金含有纳米结构轧制条带(含有变形孪晶)和高密度位错结构。中温长时间热处理后该合金具有纳米结构非均匀组织,包括轧制条带、位错和大量的纳米析出相,表现出优异的强度-塑性匹配关系。该合金优异的力学性能是由于组织中与基体共格的L1₂型析出相起到了显著的析出强化作用,使该合金强度明显提高;另一方面,高密度位错得到有效回复,改善了合金的应变硬化能力。采用中温长时间热处理可获得强度-塑性匹配优异的非均匀组织析出强化高熵合金。     

铸态(Fe33Cr36Co15Ni15Ti1)96Al4高熵合金力学性能及腐蚀行为

利用经典高熵合金判据设计了一种非等摩尔比(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、万能力学试验机和电化学工作站对合金的晶体结构、微观组织、元素分布、力学性能(压缩和拉伸性能)及腐蚀性能进行了研究。结果表明,(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金为FCC+BCC双相结构,合金微观组织为枝晶组织,室温下合金抗压强度为743 MPa及超过50%的压缩应变,而拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为591 MPa、984 MPa和15.8%,其断裂机制为韧性断裂。合金表现出优于304SS的耐蚀性,点蚀电位为846 mV,约是304SS的三倍。     

Mg60Cu30Y10块体非晶合金的变温晶化行为

采用示差扫描量热仪(DSC)得到Mg60Cu30Y10块体非晶合金在不同加热速率下的DSC曲线。利用Losocka、Kissinger以及Doyle方法研究了Mg60Cu30Y10块体非晶合金的非等温晶化动力学。结果表明:Mg60Cu30Y10块体非晶合金具有良好的热稳定性。通过Kissinger方法计算得到的其玻璃转变激活能(Eg)、晶化激活能(Ex)以及晶化峰值激活能(Ep)分别为160.07 kJ/mol、136.11和145.19 kJ/mol。随着加热速率的提高,各特征温度值向高温端移动。局域晶化激活能随着复合材料晶化体积分数的增加先增大后减小。     

Ti基块体非晶合金在酸性溶液中的腐蚀行为（英文）

研究Ti_34.3Zr_31.5Cu₅Ni_5.5Be_23.7块体非晶合金在不同浓度HCl和H₂SO₄溶液中的腐蚀行为。电化学测试与扫描电子显微镜分析发现,在极化过程中,Cl^-离子在HCl溶液中引发点蚀损伤,点蚀电位随溶液浓度的增大而降低,被腐蚀表面的损伤程度则与溶液浓度呈正相关。在H₂SO₄溶液中材料表面形成钝化膜,表现出良好的耐蚀性。X射线光电子能谱分析发现,随着HCl溶液浓度的增加,钝化膜的稳定性降低。通过浸泡实验得到4种材料的腐蚀速率。结果显示,Ti_34.3Zr_31.5Cu₅Ni_5.5Be_23.7块体非晶合金在HCl溶液中的耐腐蚀性能最好,其腐蚀速率为7.22×10^-3 mm/a,约为316L不锈钢腐蚀速率的1/1294。     

Al25Nb20Ti30Zr25低密度高熵合金的组织和性能

通过Thermo-Calc软件计算、微观组织多尺度表征以及热模拟试验等研究了Al₂₅Nb₂₀Ti₃₀Zr₂₅合金的组织结构、高温组织稳定性和热加工性能。结果表明,Al₂₅Nb₂₀Ti₃₀Zr₂₅合金的铸锭组织主要由BCC基体相和Zr₅Al₃析出相组成,Zr₅Al₃相在BCC晶界连续析出,晶粒内部的Zr₅Al₃相呈块状分布,平均尺寸在750 nm左右;合金在750~1000 ℃保温24 h后,基体中的晶粒尺寸并未发生明显变化;随着温度的增加,Zr₅Al₃相含量小幅度降低,合金的高温组织稳定性较好。建立了合金的本构方程为$\dot{ε}$=4.5×10¹⁴×[sinh(0.0063σ_p)]^2.8exp(-419/RT),并绘制了合金的能量耗散系数图;在1050 ℃/1 s^-1变形条件下,能量耗散系数达到峰值0.69,在该变形条件下等温锻造出尺寸为$\phi$ 180 mm×20 mm完整无开裂的圆形块体材料。锻造消除了原始晶界处连续分布的Zr₅Al₃相,使其分解成短杆状均匀分布于合金基体中,BCC基体组织发生了动态回复和部分再结晶。     

再结晶温度对Cr20Mn10Fe30Co30Ni10高熵合金组织及性能的影响

将Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金均匀化、室温冷轧后,研究再结晶温度对其组织和性能的影响。结果表明：轧制态的合金相结构为FCC+HCP两相结构,900℃以下回复再结晶处理后,仍保留大量HCP相,随着再结晶温度的升高,HCP相逐渐减少,部分晶粒开始发生回复再结晶,强度降低;当温度达到900℃时,已经发生完全回复再结晶,HCP相消失,生成细小多边形等轴晶粒,塑性大幅提升。采用600℃中温回复再结晶可以获得异质组织结构,从而实现Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金良好强韧性匹配。     

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。