Influence of Minor Addition of In on Corrosion Resistance of Cu-Based Bulk Metallic Glasses in 3.5% NaCl Solution

研究了铜基块体非晶合金Cu55-x Zr37Ti8Inx(x=0～5,at%)及Cu61-x Zr34Ti5Inx(x=0～3,at%)在质量分数3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。极化曲线结果表明,在铜基非晶合金中添加In元素能明显提高合金的腐蚀电位、降低腐蚀电流密度,即能明显提高耐蚀性。含In的铜基块体非晶合金的腐蚀电流密度(Icorr)值比不含In的铜基块体非晶合金低约1个数量级。而且,利用In适量取代Cu可进一步提高耐蚀性。但过量添加In不利于形成富Zr保护膜,从而降低合金的耐蚀性。     

微量添加In对铜基块体非晶合金在3.5% NaCl溶液中耐蚀性的影响(英文)

研究了铜基块体非晶合金Cu55-x Zr37Ti8Inx(x=0～5,at%)及Cu61-x Zr34Ti5Inx(x=0～3,at%)在质量分数3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。极化曲线结果表明,在铜基非晶合金中添加In元素能明显提高合金的腐蚀电位、降低腐蚀电流密度,即能明显提高耐蚀性。含In的铜基块体非晶合金的腐蚀电流密度(Icorr)值比不含In的铜基块体非晶合金低约1个数量级。而且,利用In适量取代Cu可进一步提高耐蚀性。但过量添加In不利于形成富Zr保护膜,从而降低合金的耐蚀性。     

Ni-Ti-Zr-Al-Cu-Si块体非晶合金的形成及压缩性能

利用DSC，DTA，XRD研究了NiTiZrAlCuSi块体非晶合金的形成。采用铜模铸造工艺使块体金属玻璃最大直径从Ni42Ti25Zr25Al8合金的小于0．5mm增加到Ni42Ti20Zr25Al8Cu5的1mm，然后增加到Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金的4mm。在Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5和Ni42Ti20Zr20.5Al8Cu5Si4.5合金中获得最大的约化玻璃转变温度Trg（=Tg／T1）及最大的过冷液相区△Tx（=Tx-Tg），分别为0．570和93K。Si显著增加玻璃形成能力主要是抑制引起异质形核的Ni（TiZr）相和（TiZr）（CuAl）2相的形成。室温压缩实验表明：Ni42Ti20Zr21.5Al8Cu5Si3.5合金抗压断裂强度为2724MPa。     

块体非晶合金Cu58 Zr30 Ti10 Sn2的形成与晶化行为研究

采用铜模吸铸法制备了直径为2～3mm的圆柱状Cu60-xZr30Ti10Snx（x=0、1、2）块体非晶合金。用X射线衍射（XRD）和差式扫描量热仪（DSC）研究了非晶合金的结构、热稳定性和晶化特征，非晶合金Cu60-xZr30Ti10Snx的特征温度Tg、Tx、△Tx=（Tx-Tg）均与Sn含量相关。块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的Tg为703．9K、Tx为755．5K、△Tx约为51．6K。这些特征温度随DSC升温速率的增大，不断向高温区偏移，其中晶化行为的这种动力学效应比其玻璃转变的更为显著。由Kissinger法获得的块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的玻璃转变激活能Eg为3．30eV、晶化激活能Ex为3．17eV、第一晶化峰激活能Ep1为2．82eV、第二晶化峰激活能Ep2为3．13eV。由Ozawa法获得的各激活能比Kissinger法的相应数值稍偏低，但趋势是一致的。     

In-Sn合金熔体在非晶和晶态Cu46Zr45Al7Gd2合金上的润湿性及界面特性

用座滴法研究了In—Sn合金熔体在非晶和晶态Cu46Zr45Al7Gd2合金上的润湿性,利用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、X射线衍射（XRD）分析了In—Sn／Cu46Zr45Al7Gd2界面特性．结果表明：In—Sn合金熔体在非晶合金上的润湿性优于在晶态合金上的润湿性;In—Sn合金熔体在非晶基片上的反应扩散层宽度要小于在晶态基片上的反应扩散层宽度;In—Sn合金熔体在非晶基片上的反应扩散区中出现晶化反应．     

Cu基Cu-Zr-Al块体非晶合金的成分设计

利用变电子浓度经验判据，从Cu—Zr亚组元体系中的最深共晶点Cu61．8Zr38.2和次深共晶点Cu56Zr44出发，连接第三组元Al，建立(Cu61.8Zr38．2)1-xAlx和(Cu56Zr44)1-xAlx变电子浓度线．电子浓度在1．24—1．30的(Cu61．8Zr38．2)1-xAlx合金可通过铜模吸铸法形成直径为3mm的块体非晶；对于(Cu56Zr44)1-xAlx系列合金，块体非晶形成的电子浓度区间为1．28-1．36．热分析结果表明，每条变电子浓度线上块体非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力随电子浓度增大而增加．其中，(Cu61．8Zr38.2)1-xAlx变电子浓度线上的非晶合金Cu58．1Zr35．9Al6(e／α=1．3)具有最高的热稳定性和最大的玻璃形成能力，其特征参数Tg=760K，Tg／Tl=0．648，皆高于已报道的最优成分Cu55Zr40Al5(Tg=722K，Tg／Tl=0．614)。     

Cu模吸铸法制备Cu-基块体非晶合金

采用磁悬浮熔炼和Cu模吸铸工艺成功制备了圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金，试样表面平滑且具有典型的金属光泽。试验制备的圆棒Cu50Zr42Al8块体非晶合金的直径尺寸小于Ф5mm，该成分的块体非晶合金具有较强的非晶形成能力，其玻璃转变温度Tg=723K，晶化温度t=773K，过冷度△T=50K，约化玻璃转变温度Trg=0.753。     

Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金的制备

采用差压铸造法成功制备了圆棒状与板片状的Cu417Ti34Zr11Ni8块体非晶合金，研究了合金的热稳定性。在试验条件下，Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金棒状试样的最大直径可达3mm，板片状试样的最大厚度可达1mm。该成分块体非晶合金具有良好的热稳定性，其玻璃转变温度Tg=672K，晶化温度Txl=735K，过冷液相区△Tx=63K，约化玻璃温度Trg=0．575。     

固结参数对热压成型铜基块体非晶合金力学性能的影响

采用雾化法制备Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末,在大气环境下将其热压成型为块体非晶合金,并基于L9（34）正交实验对热压成型条件进行优化。固结成型的Cu50Zr40Ti10块体非晶合金的抗压强度和应变极限值分别达到1090.4MPa和11.9%。固结压力显著影响块体非晶合金的应变极限和抗压强度,但是固结温度的影响不显著。初始成形力对块体非晶合金的抗压强度的影响不显著而对应变极限的影响很显著。Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末的最优热压成型工艺条件为：首先在150MPa压力下进行预成型,然后在380°C和450MPa条件下进行热压。     

Cu-Zr-Nb系铜基块体非晶合金的形成

Cu8Zr3和Cu10Zr7相中存在Cu8Zr5和Cu6Zr5团簇结构,它们与Cu-Zr系的两个深共晶点Cu61.8Zr38.2和Cu56Zr44对应. Cu64Zr36是Cu-Zr二元系具有最大玻璃形成能力的成分点.依据形成块体非晶的＂变电子浓度线判据＂,以Cu64Zr36,Cu61.8Zr38.2和Cu56Zr44 3个二元成分为出发点,以Nb元素为第三组元,建立变电子浓度线（Cu64Zr36）100-xNbx,（Cu61.8Zr38.2）100-xNbx和（Cu56Zr44）100-xNbx.采用分步熔炼法,由铜模吸铸法制备直径为3 mm的合金棒.块体非晶的玻璃形成区及玻璃形成能力由XRD和热分析确定.结果表明,添加少量Nb（原子分数,x≤3）可以显著提高Cu-Zr二元系的玻璃形成能力.具有最大Tg/Ti值（0.626）的成分Cu60.3Zr37.2Nb2.5位于具有Cu8Zr5团簇和最深共晶点的Cu61.8Zr38.2向第三组元Nb的连线上.结合Cu-Zr二元体系的团簇结构讨论了Cu-Zr-Nb系块体非晶的形成.     

Effects of rare-earth elements on the glass-forming ability and mechanical properties of Cu46Zr47-xAl7Mx (M = Ce, Pr, Tb, and Gd) bulk metallic glasses

Cu46Zr47-xAl7Mx(M = Ce,Pr,Tb,and Gd) bulk metallic glassy(BMG) alloys were prepared by copper-mold vacuum suction casting.The effects of rare-earth elements on the glass-forming ability(GFA),thermal stability,and mechanical properties of Cu46Zr47-xAl7Mx were investigated.The GFA of Cu46Zr47-xAl7Mx(M = Ce,Pr) alloys is dependent on the content of Ce and Pr,and the optimal content is 4.at %.Cu46Zr47-xAl7Tbx(x = 2,4,and 5) amorphous alloys with a diameter of 5 mm can be prepared.The GFA of Cu46Zr47-xAl7Gdx(x = 2,4,and 5) increases with increasing Gd.Tx and Tp of all decrease.Tg is dependent on the rare-earth element and its content.△Tx for most of these alloys decreases except the Cu46Zr42Al7Gd5 alloy.The activation energies △Eg,△Ex,and △Ep for the Cu46Zr42Al7Gd5 BMG alloy with Kissinger equations are 340.7,211.3,and 211.3 kJ/mol,respectively.These values with Ozawa equations are 334.8,210.3,and 210.3 kJ/mol,respectively.The Cu46Zr45Al7Tb2 alloy presents the highest microhardness,Hv 590,while the Cu46Zr43Al7Pr4 alloy presents the least,Hv 479.The compressive strength(σc.f.) of the Cu46Zr43Al7Gd4 BMG alloy is higher than that of the Cu46Zr43Al7Tb4 BMG alloy.     

Cu50 Zr42 Al8块体金属玻璃的组织和力学性能

采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了Cu50Zr42Al8块体金属玻璃,研究了其楔形试样的组织演变.随着熔体凝固过程中冷却速度的变化,楔形试样中存在表面全非晶区,中心晶体区以及二者之间的过渡区域,并确定Cu50Zr42Al8块体金属玻璃临界尺寸为4.8 mm.分别考察了φ4 mm铸态完全非晶棒和φ5 mm非晶复合棒的力学性能.φ4 mm非晶棒的压缩断裂强度,弹性应变和塑性应变分别为2260 MPa,2.0%,0.4%,几乎没有塑性变形.而φ5 mm铸态非晶复合棒的屈服强度、断裂强度分别为1670MPa、1849 MPa,弹性应变和塑性应变分别为1.6%和1.9%.非晶基体中存在的马氏体相CuZr和正交晶相Cu10Zr7的竞争影响了非晶复合棒的最终力学行为.     

Zr-Co(Cu)-Al bulk metallic glasses with optimal glass-forming ability and their compressive properties

The formation of bulk metallic glasses (BMGs) in the ternary Zr₅₆Co₂₈Al₁₆ and quaternary Zr₅₆Co_28–xCu_xAl₁₆ (x=2, 4, 5, 6, 7, mole fraction, %) glassy alloys was investigated via the copper mold suction casting method. The main purpose of this work was to locate the optimal BMG-forming composition for the quaternary ZrCo(Cu)Al alloys and to improve the plasticity of the parent alloy. The X-ray diffractometry (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and differential scanning calorimetry (DSC) were used to investigate the glassy alloys structure and their glass forming ability (GFA). In addition, the compression test, microhardness, nano-indentation and scanning electron microscopy (SEM) were utilized to discuss the possible mechanisms involved in the enhanced plasticity achievement. The highest GFA among Cu-containing alloys was found for the Zr₅₆Co₂₂Cu₆Al₁₆ alloy, which was similar to that of the base alloy. Furthermore, the plasticity of the base alloy increased significantly from 3.3% to 6% for the Zr₅₆Co₂₂Cu₆Al₁₆ BMG. The variations in the plasticity and GFA of the alloys were discussed by considering the positive heat of mixing within Cu and Co elements.     

Y元素添加对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响(英文)

研究添加Y元素对CuZrAl块体金属玻璃的结构和力学性能的影响。结果表明,添加Y元素提高CuZrAl体系的玻璃形成能力,而且由于添加Y元素可以降低该体系的结合能,从而降低其断裂强度。Cu45Zr48Al7块体金属玻璃的断裂表面主要呈脉状,而Cu46Zr42Al7Y5块体金属玻璃的断裂表面则很平滑。TEM观察表明,Cu45Zr48Al7的微观结构为非晶基体中含有纳米相,然而Cu46Zr42Al7Y5块体金属玻璃为全非晶结构。     

新型铜合金/非晶复合材料的挤压成形特性

基于大块非晶在过冷液相区间具有较好的热塑性成形特点,选择铜基非晶Cu40Zr44Ag8Al8和铜合金,通过挤压成形工艺,制备出一种新型的铜合金/非晶复合材料;在703 K和挤压速度为0.4 mm/min下对该复合材料进行挤压,获得铜合金、非晶复合材料棒材.通过光学金相(OM)、X射线衍射(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)和维氏硬度测试(HV)对挤压变形前、后芯部非晶进行形貌观察和结构分析.结果表明:芯部非晶在挤压前期呈不均匀分布,而后分布非常均匀;结合XRD、DSC和硬度的结果分析,在703 K下挤压后,芯部非晶没有发生晶化.     

Cu-based bulk amorphous alloy with larger glass-forming ability and supercooled liquid region

The glassy rod with a maximum sample thickness of 11 mm and larger supercooled liquid region of 108 K was successfully fabricated when substituting Cu with minor amount of Ag in the Cu–Zr–Al–Gd alloy system. The value of γ reaches a maximum of 0.418 for the Cu_45.5Zr₄₅Al₇Gd₂Ag_0.5 bulk metallic glass (BMG) alloy. The high glass-forming ability (GFA) and larger supercooled liquid region are discussed from atomic size, negative mixing heat among constituent elements and thermodynamics.     

Ti_(45)Cu_(35)Zr_8Ni_7Pd_5块体非晶合金的形成能力及力学性能(英文)

利用铜模铸造方法制备了Ti45Cu35Zr8Ni7Pd5合金圆棒。通过XRD、SEM和DSC等手段研究了合金的组织,讨论了合金的玻璃形成能力,测定了合金的力学性能。结果表明,直径为2mm的圆棒为单一金属玻璃相,3mm和4mm直径的圆棒由金属玻璃相和TiCu结晶相组成。直径为2mm的圆棒具有最高的压缩断裂强度(2160MPa)和最高的硬度(维氏硬度,5600MPa)。压缩强度和硬度随着圆棒直径的增加而降低,但变形能力增加。     

Formation of Bulk Metallic Glasses from Cu-Zr Based Alloys with Yttrium Addition

采用工业级的低纯Zr,通过稀土Y的微合金化作用,制备Cu46Zr46Al8非晶合金。结果表明:Y能有效提升Cu46Zr46Al8合金的玻璃形成能力,主要原因是Y能吸附液态合金中溶解的氧,起到晶化合金的作用。当Y的添加量为2at%,3at%时,效果最为明显。经过Y微合金化后的非晶合金的抗压缩断裂强度超过2GPa,高于用高纯原料制备的非晶,但是塑性明显下降。     

具有低脆性参数的Zr-Al-Ni-Cu玻璃形成合金

采用铜模铸造法制备出一系列Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金,其脆性参数值分别采用Arrhenius和Vogel-Fulcher-Tammann （VFT）方法进行计算。结果表明,这些非晶合金具有低的脆性参数值,其原因可能与网络状的微观结构有关。另外,Zr-Al-Ni-Cu合金的脆性参数值可以通过Zr含量进行调整,当Zr含量接近54%（摩尔分数）时,Zr-Al-Ni-Cu合金,即Zr 54 Al 13 Cu 18 Ni 15合金的脆性参数值最小,约为13。     

铜表面电沉积Ni（P）及其对Sn-Cu合金/Cu界面固相反应的影响

采用扫描电子显微镜（SEM）、电子能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）研究了铜基体上电沉积Ni（P）层的结构以及Ni（P）层对电沉积Sn-Cu合金/Cu界面固相反应的影响。研究表明：电沉积Ni（P）层为非晶结构,含29%（原子）的P,经过225℃热处理转变成晶态Ni5P2。经过225℃热处理,Sn-Cu合金/Cu界面反应在界面处形成连续的Cu6Sn5及Cu3Sn层。而Sn-Cu合金/电沉积Ni（P）-Cu界面反应微弱,主要在Sn-Cu合金/Ni（P）界面前沿的Sn-Cu合金中形成棒状或块状（Ni,Cu）3Sn4,Cu基底不与Sn-Cu合金反应。电沉积Ni（P）合金层能有效阻挡Sn-Cu合金/Cu界面反应。