镁基大块非晶合金的制备与性能研究

采用铜模浇铸的方法成功制备了最大直径为12mm的Mg65Cu20Ag5Gd10非晶合金,并对其结构、热稳定性能、非晶形成能力、压缩性能及断口形貌进行了分析.结果表明,Mg65Cu20Ag5Gd10具有较强的玻璃形成能力和良好的热稳定性能;合金的断裂强度达895MPa,弹性应变为2.35%.     

Fe-B-Nb-Er块状非晶合金的形成能力及热稳定性研究

采用工业原料通过铜模喷铸法制备了(Fe7.2B24Nb4)100-x Er x(x=3.0、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0)块状非晶合金系,采用X射线衍射仪、DSC差示热量扫描仪研究了稀土元素Er对该非晶合金系热稳定性、玻璃形成能力的影响.结果表明:稀土元素Er的添加明显提高了样品的非晶形成能力,Er含量(摩尔分数)为5.0%时成功制备出直径为5 mm的(Fe72B24Nb4)95Er5块状非晶,该非晶合金具有较高的热稳定性,抗晶化能力较强,其晶化激活能分别达到382.8、539.5、680.8 kJ/mol.     

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。     

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.     

钇对ZrCuNiAl系合金非晶形成能力的影响

利用X射线衍射（XRD）和差示扫描量热分析（DSC）研究了添加钇对Zr55 Cu30Ni5Al10Y（=0,1,2,3,4）非晶合金体系玻璃形成能力的影响。用铜模铸造获得的Zr55-xCu30Ni5Al10Y（=0,1,2,3,4）块体非晶合金的临界尺寸从直径6 mm增加到20 mm。分析认为,微量钇的添加可以与合金中的残留氧形成氧化物,降低氧对合金形成非晶态结构的负面效应。因此添加适量的稀土元素钇有利于提高Zr55 Cu30Ni5Al10Y非晶合金体系的玻璃形成能力。     

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.     

W丝／Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Co非晶基复合材料的制备与塑性变形

采用渗流铸造方法制备了W丝／Zr—Ti—Cu—Ni—Be—Co非晶基复合材料，研究了复合材料的变形方式及其机理。结果表明：W丝／Zr—Ti—Cu—Ni—Be—Co非晶基复合材料在准静态压缩条件下表现出很高的塑性和断裂能，与纯非晶相比提高超过十倍。随着W丝体积分数的增加，复合材料的变形方式由剪切滑移转变为W丝的弯曲和劈裂。W丝对非晶基体单一剪切带滑移的阻碍，促进多重剪切带的产生和扩展是复合材料产生大量塑性变形的微观机理。     

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．     

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.     

W丝／Zr基非晶复合材料的压缩变形行为

研究80％W丝／Zr基非晶复合材料在室温下的压缩断裂行为．在准静态压缩条件下,该非晶复合材料以弹性-塑性方式变形,断裂强度和塑性分别达到了2750MPa和35％．w丝对非晶单一剪切带的阻碍,促进多重剪切带的产生和扩展,使复合材料产生大量塑性变形．裂纹在w丝中不同的点同时萌生,随着载荷的增加,在同一直线上的小裂纹最终会逐渐扩展连成一条平行于V~-丝／非晶界面的大裂纹,试样的破坏方式主要是纵向劈裂．     

低纯度材料制备块体铁基非晶合金

采用工业用原材料在铜模铸造条件下制备了Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂和Fe_46-xNi₂Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂Nb_x(x=1,2,3)块体非晶合金,研究了y(Ni)=2%和y(Nb)=1%～3%元素对合金非晶形成能力与力学性能等方面的作用.采用x射线(XRD)仪、差分扫描量热计(DSC)、万能材料力学实验机和扫描电镜(SEM)对铸态样品的相组成、非晶合金的热稳定性、合金的断裂强度及其断口形貌进行了研究.实验结果表明：Fe₄₅Ni₂Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂Nb₁可以形成直径超过5 mm的大块非晶合金,与Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂相比,非晶形成能力获得了较大的提高.并且Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂和Fe_46-xNi₂Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂Nb_x(x=1,2)非晶合金的约化玻璃转化温度和过冷液相区的大小与合金的非晶形成能力有良好的对应关系,但合金的力学性能有所降低.合金断口均表现为典型的脆性断裂特征.     

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.     

Al-Y-Fe合金玻璃形成能力及其热稳定性

为了分析Al-Y-Fe三元合金的玻璃形成能力和热稳定性,采用熔体急冷法制备了Al(100-2x)YxFex(其中x=3,4,5,6,7,8,9)、Al89Y5Fe6、Al88Y5Fe7和Al87Y5Fe8合金条带.利用x-射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)表征了急冷态和部分晶化后条带的结构,运用示差扫描量热仪(DSC)分析了合金的玻璃转变和晶化行为.结果表明,Al88Y6Fe6、Al84Y7Fe7、Al89Y5Fe6和Al88Y5Fe7可以形成完全非晶合金;Al88Y5Fe7非晶合金280℃等温退火30 min析出纳米尺寸Al晶体,370℃等温退火30 min Al晶体发生进一步长大并有金属间化合物析出.     

Tensile and compression properties of Zr-based bulk amorphous alloy at different temperatures

Since the discovery of the Au-Si metallic amorphous alloy ribbon in 1960 by Duwez and co-workers[1] by rapid quenching, rapid developments have been obtained on the preparation of the amorphous alloy with the rapid quenching technique. However, from 1960 to 1989, the amorphous alloy could be only produced into forms of ribbon, flake, wire and powder due to the limitation of the cooling rate (>105 K/s). In the late 1980s, the Inoue group at Tohoku University in Sendai, Japan, investigated th…     

Influence of Density on Compressive Properties and Energy Absorption of Foamed Aluminum Alloy

The foamed aluminum alloys with different densities were fabricated by melt foaming technique. The compressive properties and energy absorption of the foamed aluminum alloy with different densities were analyzed. The results reveal that the compressive stress-strain curves follow the typical behavior of cellu- lar foams with three deformation stages. Under the same strain, the energy absorption capability decreases with the decrease of density. However, with increasing the strain, the energy absorption efficiency of foamed metal increases initially and then decreases. The lower the density, the longer the plateau region, within the range of high strain, the energy absorption efficiency is always high.     

玻璃态合金在化工、电力和机械方面的应用现状及展望

介绍了玻璃态合金材料在国内外发展的历程,阐述了玻璃态合金的性能特点,结合玻璃态合金的性能特点,以详实的资料分别论述了玻璃态合金在化工、机械、电力等方面的应用现状及发展.     

Zr41 Ti14 Ni12.5 Cu10 Be22.5非晶合金冲击压缩行为理论与实验研究

为研究Zr_(41)Ti_(14)Ni_(12.5)Cu_(10)Be_(22.5)非晶合金的冲击压缩响应及物态方程,利用平板冲击试验,测试了受到速度为350 m/s～550 m/s的铜板冲击时,非晶合金试样的自由面粒子速度;采用阻抗匹配法得到了材料的雨贡纽参数,并利用理想混合物模型对材料的雨贡纽参数进行预估,分析对比了理论计算结果与实验结果;将求材料格林艾森物态方程转化为非线性最优化问题,提出了基于模拟退火算法的材料格林艾森物态方程计算方法,设计了退火参数表,并采用解析法计算了材料的布里希-默纳罕物态方程和三项式物态方程,对比研究了三种物态方程与实验结果.理论和实验结果表明,5～10 GPa压力范围内,Zr_(41)Ti_(14)Ni_(12.5)Cu_(10)Be_(22.5)非晶合金的零压体积声速为4 267 m/s,D-u曲线斜率为4.376,曲线斜率远大于一般金属材料,其雨贡纽极限强度为5.60 GPa左右;理想混合物模型仅适用于计算高压区Zr基非晶合金的雨贡纽参数,低压区理论计算结果与实验结果误差较大;在5～10 GPa压力范围内,格林艾森物态方程、三项式物态方程与实验结果吻合度较高,而布里希-默纳罕物态方程误差较大,不适用于计算材料状态参量.     

多孔CuAlMn形状记忆合金的制备及其压缩特性

首次以NaCl颗粒为造孔剂利用烧结-脱溶法成功制备出了多孔CuAlMn形状记忆合金,并对其宏、微观形貌特征及压缩性能进行了研究.结果表明多孔CuAlMn形状记忆合金为三维贯通的开孔网络结构,孔洞分布均匀,孔的大小、形貌与氯化钠颗粒相似.多孔CuAlMn形状记忆合金试样的准静态压缩应力-应变曲线分为明显的弹性区、平台区及致密化区3个区域.长而平的平台区表明多孔CuAlMn形状记忆合金具有良好的压缩吸能特性.     

Effects of Ta addition on the microstructure and mechanical properties of Ti_(40)Zr_(25)Ni_8Cu_9Be_(18) amorphous alloy

The effects of Ta addition on the microstructure and mechanical properties of Ti40Zr25Ni8Cu9Be18 bulk amorphous alloy were investigated by using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scan electron microscopy (SEM) and compressive testing. As a result, the addition of Ta (0-8at%) prompted the successive precipitation of quasicrystalline phase, CuTi2 phase and bcc β-Ti solid solution. Additionally, the addition of less Ta content (3at%-5at%) led to the formation of amorphous ma- trix/nanoquasicrystal/CuTi2 complex phase structure; and nanoquasicrystals, as reinforcement precipitates, improved the fracture strength of Ti-Zr-Ni-Cu-Be-Ta alloys, which led to the high compressive fracture strength 1856 MPa of Ta5 alloy. With increasing Ta content (5at%-8at%), although the ductile dendritic β-Ti solid solution was precipitated, the strength and plasticity decreased to a great extent resulting from the growth of quasicrystalline phase and CuTi2 phase.