大块非晶合金的性能、制备及应用

综述了大块非晶合金的性能、制备方法及应用，对比了吸铸法制备的棒状Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5,Zr57Cu20Al10Ni8Ti5,Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10(原子分数)大块非晶样品的过冷温度区间宽度(△Tx)，给出了3种大块非晶合金系列的热稳定性参数Tg、Tx及△Tx，提出了大块非晶合金领域存在的问题及发展方向．     

微量Al添加对铜基大块非晶合金性能的影响

为了进一步提高铜基大块非晶合金的玻璃形成能力及力学性能,采用添加微量Al元素的方法对块体非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6进行了成分优化.热分析与X射线衍射结果显示,随着微量Al的添加,液相线温度从非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6的1150 K逐步降低到Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2的1134 K,临界直径相应的从5 mm提高到6 mm.大块非晶Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2的压缩断裂强度达到2286 MPa,比经典的铜基非晶合金Cu47Ti34Zr11Ni8提高约100 MPa,表明微量Al的添加在有效提高玻璃形成能力的同时,强度也略有提高.     

Zr基块体非晶合金的成分设计及其性能研究

根据二元共晶混合法设计Zr-Cu-Ni-Al非晶合金成分,利用铜模吸铸法制备Zr-Cu-Ni-Al合金棒材.采用XRD、DSC、SEM及准静态压缩实验研究了所设计合金的非晶形成能力和力学性能.结果表明:所设计的Zr-Cu-Ni-Al合金均为非晶态结构,其过冷液相区(ΔTx)均超过65 K,有较好的非晶形成能力,其中Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7合金的ΔTx最宽,达到82 K;合金的塑性变形能力由低到高依次为:Zr57 Cu18.67 Ni8 Al16.33、Zr56.36 Cu20.53-Ni7.6 Al15.51、Zr54.4 Cu26.13 Ni6.4 Al13.07和Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7,其中Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7的塑性达到5.5％,抗压强度达到1885 MPa,其他三种合金的塑性均不足2％.剪切带的增殖和交互作用与非晶合金的塑性和强度密切相关.合金试样断口中均有熔滴存在,这表明在合金变形过程中,断裂处的合金组织发生了粘性流动,并伴有脉纹产生.合金在塑性变形中均发生了锯齿流变,锯齿流变与自由体积的变化密切相关.     

具有大过冷液相温度区间的Cu基大块非晶合金的制备和机械性能

利用铜模铸造方法制备了具有大过冷液相温度区间的Cu-Zr-Ti-Ni系高强度Cu基大块非晶合金,对于Cu55Zr55Ti15Ni5合金,最大直径达5mm.过冷液相区温度范围ΔTx达45.48～70.98 K.Cu基玻璃合金棒表现出非常高的机械性能和明显的塑性,对于Cu50Zr25Ti15Ni10、Cu55Zr25Ti15Ni5和Cu54Zr22Ti18Ni6合金,压缩断裂强度分别达2155MPa、2026MPa和1904MPa,维氏硬度分别达674、678和685.加入Co元素扩大了CuZr-Ti-Ni系合金的ΔTx,Cu50Zr22Ti18Ni6Co4合金的ΔTx高达74.5K.     

微量元素对Cu-Zr-Al系非晶合金性能的影响

通过对直径为3mm成分为Cu50Zr43Al7、(Cu50Zr43Al7)100-xYx(x=2,5)、(Cu50Zr43Al7)100-xAgx(x=6,7)的非晶合金进行X射线衍射(XRD)和差分扫描量热(DSC)的测试分析,研究了微量元素Ag、Y对Cu50Zr43Al7块状非晶的玻璃形成能力和热稳定性的影响。结果表明,添加适当微量的Ag和Y元素,提高了合金的热稳定性和玻璃形成能力,但Ag元素比Y元素的作用要更加显著。利用动电位极化法对各非晶合金在3.5%NaCl溶液中的电化学测试表明,各非晶合金的耐腐蚀性均远远好于相应的晶态合金。添加了微量的Ag、Y元素提高了Cu50Zr43Al7非晶合金的耐蚀性能,Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的腐蚀电流密度比Cu50Zr43Al7的降低了1～2个数量级。     

锆基大块非晶在HCl溶液中的耐腐蚀性研究

利用CHI660B型电化学工作站研究了4种不同成分（Zr55Al10Ni5Cu30，Zr60Al15Ni25，Zr65Al10Ni10Cu15，Xr52．5Al0Ni10Cu15Be12．5）的锆基非晶态合金以及其中两种成分（Zr65Al10Ni10Cu15，Zr52．5Al10Ni10Cu15Be12．5）的晶态合金在2．5mol／L的HCl溶液中的腐蚀行为。通过Tafel曲线的测试结果表明，非晶合金的耐腐蚀性能与其成分有很大的关系，这4种非晶合金试样的耐腐蚀性由强到弱的顺序依次为Zr60Al15Ni25〉Zr65Al10Ni10CU15〉Zr52．5Al10Ni10Cu15Be12．5〉Zr55Al10Ni5Cu30。两种成分的非晶态合金与其对应成分的晶态试样相比，非晶态合金具有较低的腐蚀电流，显示出较好的耐腐蚀性。最后，根据电化学腐蚀原理，从合金的微观结构、化学成分以及腐蚀介质的性质3个方面探讨了影响合金耐腐蚀性的因素。     

Cu-Zr-Al-Ti块体非晶合金的制备及腐蚀行为研究

制备出新型Cu46 Zr46 Al4 Ti4块体非晶合金.利用X射线衍射仪和差示扫描量热仪对其非晶态进行表征,采用电化学方法和扫描电子显微镜研究了非晶合金在3.5％ NaCl溶液中的电化学行为.结果表明,Cu46Zr46-Al4 Ti4样品为完全非晶,玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx和过冷液相区△Tx都有所降低,断裂强度提高了约11％.Cu46 Zr46 Al4 Ti4的腐蚀电流密度降低了1个数量级,电化学反应电阻R1大大增加.分析表明,Ti通过抑制阴极过程从而降低了非晶合金的腐蚀速度,其机理可能是Ti的加入降低了活性阴极的面积或增加了氧的离子化过电位.     

Zr-Al-Ni-Cu大块非晶合金的电化学腐蚀行为研究

用电化学方法研究了 6种不同成分的大块非晶合金、与非晶成分相对应的两种晶态合金和纯Zr在 0 .1mol/LNa2 SO4 溶液中的腐蚀行为 ,结果表明 ,6种非晶样品中 ,有 4种具有高耐蚀性能 ,其中 ,成分为Zr65Al7.5Ni10 Cu17.5的样品具有最低的icorr值 1.38× 10 - 2 μA·cm- 2 。两种具有相同成分的非晶与晶态合金相比 ,晶态合金具有更低的icorr值。在 9种实验样品中纯Zr具有最低的icorr值 7.10× 10 - 3 μA·cm- 2 。     

Ti对Zr-Al-Ni非晶合金玻璃形成能力和热稳定性的影响

四元非晶形成体系中，具有相对较大玻璃形成能力和热稳定性的合金成分点位于该四元成分图的等电子浓度面和等原子尺寸面的交线上。本文以Zr60Al20Ni20非晶合金的电子浓度和原子尺寸为基础，根据等电子浓度和等原子尺寸判据，添加Ti元素，设计了一系列Zr-Ti-Al-Ni四元合金，分析了Ti元素对Zr-Al-Ni非晶合金玻璃形成能力和热稳定性的影响。研究发现，在较低的Ti含量情况下，样品主要由非晶相组成，Ti的加入降低了合金的热稳定性和玻璃形成能力。     

机械合金化Zr-Al-Ni-Cu-Ag非晶合金的晶化行为

研究了机械合金化非晶态Zr65Al7.5Ni10Cu7.5Ag10合金的晶化过程，由于存在扩散不均匀区，机械合金化非晶合金在深过冷液相区的退火组织不同于快淬合金，在深过冷液相区退火，析出二十面体准晶相及一些知相：在靠近第一个放热峰的温度退火，近出Zr2Cu相：第二个放热峰对应残余非晶相及准晶相向Zr2Ni,Zr2-Al3的转变。     

Crystallization Behaviour and Mechanical Properties of Zr65Cu18Ni9A18 Bulk Metallic Glass

Designing and synthesis of cost effective bulk metallic glasses （BMGs） has been of considerable interest during the last decade so that they can be made commercially viable. Among these, Zr-based BMGs have been reported extensively due to their attractive properties, An alloy having composition Zr65Cu18Ni9A18 was designed and synthesized using 2-3 N pure materials by Cu mould casting. The alloy was characterized by X- ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, energy dispersive X-ray spectroscopy （EDS） and high temperature differential scanning calorimetry （DSC）. Thermal parameters like supercooled liquid region △Tx, reduced glass transition temperature Trg, γ and δ parameters were evaluated. Mechanical properties like microhardness, nanohardness, elastic modulus and fracture strength were measured. The alloy showed wide supercooled liquid region of 129＋1 K with improved thermal stability. The alloy has considerable fracture strength along with fair amount of ductility.     

含Be多元合金非晶形成能力的替代效应研究

利用晶胞平移和分子动力学模拟建立了Zr4lTil3.8Be22.5Ni17.5Cu5．2晶态和非晶合金的原子结构模型，利用递归方法研究了Zr4lTi13.8Be22．5Ni17．5Cu5．2晶态及非晶态合金中元素的替代效应．Be与B、Al、Si状态密度形状相似表明Be与B、Al、Si具有相似的性质，可以用Al、B、Si代替Be；非晶态相对于晶态的结构能差表明，用Al、B、Si代替Be后均使合金的非晶形成能力下降，只是Al、B下降的幅度较小；用Al、B替代Be，再用其它过渡金属替代Cu、Ni或zr、Ti可使非晶形成能力达到含Be合金的水平．     

Investigation of glass formability in Al-Co-Y ternary system

The glass formation was investigated in the melt-spun Al-rich Al-Co-Y alloys by the microstructure evolution. The best glass former Al88Co5Y7 with the thickness of 230μm was found, and its glass forming ability （GFA） was higher than that of previously reported Al88Co4Y8 alloy. This result indicates that GFA is strongly sensitive to the alloy composition in the system. The phase selection method is an effective way to locate the optimum glass formation composition rather than Trg and △Tx parameters.     

添加AlN对机械合金化Zr65Al7.5CU17.5Ni10非晶态合金热稳定性的影响

以成分为Zr65Al7.5Cu17.5Ni10的元素的粉末混合物及AIN颗粒为起始材料,经机械合金化形成非晶态合金为基体的复合材料,AIN添加量为5％－30％（体积分数,下同）,利用X射线衍射（XRD）,透射电子 显微镜（TEM）和差示扫描量热计（DSC）分析了含AIN复合材料的结构特性,玻璃转变与晶化行为,TEM观察表明,AIN第二相粒子弥散分布在晶Zr基合金基体上,粒子尺寸为20－200nm,仍为初始的晶体结构,与未添加AIN的Zr基非晶态合金相比,含5％－10％AIN的复合材料仍表现出较宽的过冷液态温度区域,玻璃转变温度（Tg)和晶化激活能（Ex)没有显著变化,但晶化起始温度（Tx)向高温移动大约10K,导致过冷液态温度区域的扩宽,AIN含量增至30％,明显的玻璃转变消失,Tx升高的20K。     

大块玻璃合金射流成形方法的研究

用射流成形方法制备出直径从Φ５ｍｍ到Φ１０ｍｍ的Ｚｒ基大块玻璃离态合金，研究了样品尺寸大小以及保护气氛中含氧量对形成玻璃态合金的影响，结果表明，样品尺寸越上，则合金达到的冷却速率越大，形成的玻璃态合金中析出结晶相越少，消除氧非均匀核的影响，可以减少消除大块玻璃态合金基体中的结晶析出，有利于获得更大尺寸的大块玻璃合金。     

Crystallization Behaviour and Mechanical Properties of Zr65Cu18Ni9Al8 Bulk Metallic Glass

Designing and synthesis of cost effective bulk metallic glasses (BMGs) has been of considerable interest during the last decade so that they can be made commercially viable. Among these, Zr-based BMGs have been reported extensively due to their attractive properties. An alloy having composition Zr65Cu18Ni9Al8 was designed and synthesized using 2-3 N pure materials by Cu mould casting. The alloy was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and high temperature differential scanning calorimetry (DSC). Thermal parameters like supercooled liquid region ΔTX, reduced glass transition temperature Trg, γand σ parameters were evaluated. Mechanical properties like microhardness, nanohardness, elastic modulus and fracture strength were measured. The alloy showed wide supercooled liquid region of 129±1 K with improved thermal stability. The alloy has considerable fracture strength along with fair amount of ductility.     

用渗流铸造法制备Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料

用渗流铸造法制备出以Zr55Al10Ni5Cu30合金为基体，以W丝束为增强相的大块非晶复合材料，采用X-射线衍射分析了基体的相组成，在扫描电镜（SEM）下观察了反应界面的形貌，利用电子探针研究了元素的迁移情况，通过改变渗流温度和时间。研究了W丝和基体间界面的作用过程，选择适当的渗流温度和时间，可以制备出长65mm直径4.3mm的大块W丝束增强Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料，在一定范围内提高渗流温度降低渗流时间或降低渗流温度延长渗流时间能得到同样的结果，在渗流铸造前，液态金属的过热有利于提高基体的非晶形成能力，降低渗流铸造时产生的缺陷。     

Oxygen Behavior in Bulk Amorphous Zr—base Alloy

Bulk Zr55Al10Ni5Cu30 metallic glass plates with a dimension of 85 mm×35mm×4 mm and a complicated plate were fabricated by injecting casting method using spongy zirconium and industrial purity aluminum, nickel and copper as raw materials. It was shown that the holding time of liquid metals at elevated temperatures had a great influence on the oxygen content of the plates due to the contamination resulting from the atmosphere. Increasing holding time resulted in the increase of oxygen content in the injected alloy. The glass transition temperatures of the bulk metallic glass plates are higher than that reported in the literature and crystallization temperature is lower for the one with higher oxygen content at the same heating rate. The extension of the undercooled liquid region △Tx reaching about 87 K is 3 K higher than that previously reported and 26 K higher than that with oxygen content of 0.076 wt pct for the one with oxygen content as high as 0.065 wt pct. Therefore the oxygen content of the alloy has     

Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金的制备及其耐蚀性能

块体非晶合金的耐蚀性能与合金元素本身的特性及合金成分密切相关.采用铜模吸铸法制备了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体非晶合金,用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析法(DSC)和差热分析法(DTA)考察了合金的非晶特性和热力学属性,通过电化学极化试验和盐雾腐蚀试验测试了合金的耐蚀性.结果表明,制备的Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)合金为完全的非晶相,且具有较大玻璃形成能力和热稳定性;腐蚀电流密度仅为12.6 nA/cm~2,经144 h盐雾试验无质量变化,表明合金具有优异的耐腐蚀性能.