放电等离子烧结制备块体非晶合金研究进展

非晶合金又称“金属玻璃”,是由于超快速冷却凝固导致无法有序排列结晶,从而得到的一种长程无序结构。这种非晶合金与存在晶界和位错的普通合金相比,具有更加优异的力学及物化性能。由于粉末状或条状非晶合金在尺寸和性能等方面的限制,因而大尺寸、优异力学性能及软磁性能卓越的块体非晶合金的制备受到了大量关注与探究。放电等离子烧结技术以温度低、效率高、时间短及冷却速率快等优点,被认为是一种具有广阔发展前景的制备方法。对Fe基、Zr基、Al基及Ti基本身的特点,以及通过放电等离子烧结技术制备不同体系块体非晶合金的物理及化学性能的研究进行了较为全面的综述。概述了放电等离子烧结技术的原理及在制备块体非晶合金方面的优势;分析了放电等离子烧结技术和制备的块体非晶合金材料存在的问题,以及采用该技术制备块体非晶合金的发展前景。重点介绍了在采用该制备不同体系的块体非晶合金时,如何通过改变放电等离子烧结参数,或通过再加工、本身粉末添加元素等方法获得大尺寸、优异性能的块体非晶合金。     

Ni基合金粉末及其非晶涂层的制备与表征

为解决非晶粉末价格昂贵、成型困难等问题,采用真空气雾化法制备了Ni FeCrMoNbBSi合金粉末,利用火焰喷涂焰流温度高、冷凝速度快有利于形成非晶相等特点,经火焰喷涂后制备了镍基非晶涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM等对粉末和涂层的相组织结构、表面形貌和微观特征进行了表征。结果表明:Ni FeCrMoNbBSi合金粉末形貌为球形或近球形,主要由晶体相FeNi3和Ni CrFe固溶体组成,非晶含量较少。制备的Ni基非晶涂层组织结构致密,主要由非晶相和Cr2Ni3金属间化合物组成,非晶含量可达70%(体积分数)。     

机械合金化工艺对Mg_(60)Zn_(30)Ti_5Si_5非晶合金制备的影响

采用机械合金化方法制备Mg60Zn30Ti5Si5非晶合金并研究工艺参数对其的影响规律。主要通过X射线衍射(XRD)分析不同条件下制备的试样的物相组成;并结合扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)检测试样微观形貌及热性质。结果表明:原料粉末首先发生合金化形成中间化合物,然后转变成非晶;球料比17.5∶1、球磨时间6h、转速425r/min是较优的工艺参数;三个工艺参数中,球料比是形成非晶的关键因素;Mg60Zn30Ti5Si5合金在加热过程中放热量大小与非晶含量相关。     

低频脉冲磁场对非晶合金Fe78Si9B13稳定性的影响

对非晶合金Fe78Si9B13进行了低频脉冲磁场处理,用Mossbauer谱仪、透射电镜等方法,观察处理试样的微观结构变化,用DTA方法研究了低频脉冲磁场对非晶合金Fe78Si9B13稳定性的影响;结果表明低频脉冲磁场可促进非晶合金发生纳米晶化,且处理后的试样与制备态相比其表观激活能有所提高,从而改善了原始非晶合金的稳定性.     

电沉积Fe—Ni—P合金的磁性研究

通过对电沉积Ｆｅ－Ｎｉ－Ｐ合金磁性的测定，获得了合金成分以及电沉积工艺对其技术磁性的影响规律。研究结果表明，合金中Ｐ，Ｆｅ含量，电沉积镀液ｐＨ值和电流密度对Ｆｅ－Ｎｉ－Ｐ非晶合金的技术磁性均有很大影响。     

Fe70Zr10B20非晶合金的制备及其热稳定性和磁性能研究

采用机械合金化技术制备了Fe70Zr10B2。磁性非晶合金粉末。分析Fe70Zr10B20非晶合金的形成机制、晶化机制：研究Fe70Cr10B20非晶合金不同热处理温度下的磁性及球磨过程中样品的磁性。结果表明：Fe70Cr10B20非晶相的形成是由原子的扩散和晶格崩渍共同作用的结果；Fe70Cr10B20非晶合金的热致晶化模式为一次晶化；球磨过程厦非晶熟处理后样品的磁性与其结构、晶粒尺寸、应力和缺陷等因素有关。     

大体积非晶态合金材料

综述了大体积非晶合金的形成原理以及合金的结构和成分特点；介绍了几种主要的大体积非晶合金的制造工艺；简要介绍了几类大体积非晶合金的力学性能及磁性能。     

铝基非晶材料研究与再制造应用前景

发现于20世纪60年代的铝基非晶合金作为一种低密度材料拥有着较高的比强度,而且与传统晶态材料相比,呈现出长程无序、短程有序的原子排列特点,其内部不存在晶界、位错等较易引发失效的缺陷结构,表现出高硬度和优异的防腐、耐磨等性能,受到了国内外众多学者的广泛关注.起初,这类材料由于受到制备工艺的限制,表现为非晶与纳米晶共存的结构.随着科技发展,科学家们开发了一系列具有完全非晶结构的铝基合金体系.这些材料在具有较高的机械强度的同时能够表现出良好的韧性,使人们对其非晶形成能力、制备方法及应用推广等方面产生了较大的兴趣.对铝基非晶合金非晶形成能力的研究,学者们通常基于块体非晶合金非晶形成能力的经验判据,以及其他一些新提出的判定方法,如蒸发焓、费米层电子态密度、原子扩散以及析出相熔点等.但是,由于铝基非晶合金过冷液相区间较窄以及Al元素化学活性较强,因此铝基非晶合金的非晶形成能力普遍较弱.虽然人们在元素种类及含量变化对铝基非晶合金非晶形成能力的影响等方面做了大量的研究工作,但是目前仍未形成具有普适性的或更加精确的铝基非晶形成能力判定方法,未来仍需借助高性能材料模拟计算和机器学习等技术来进行完善.铝基非晶合金非晶形成能力较弱,以及其对外界条件的影响较为敏感,导致其在制备过程中易发生晶化,从而使获得的材料尺寸维度普遍较低.目前,铝基非晶合金的常见制备方法可按照其形态(粉状、块体、涂层等)来进行划分.粉状铝基非晶合金的制备方法主要为气雾化法和机械合金化法;块体铝基非晶合金的制备方法主要为直接凝固法和粉末冶金法;涂层类铝基非晶合金的制备方法主要包括激光熔覆、爆炸喷涂、冷喷涂、超音速火焰喷涂和电弧喷涂.相对而言,铝基非晶涂层制备技术不会受到工件尺寸的限制,工艺简单、操作方便,且适合于户外大面积施工,在表面防护与再制造工程领域更具应用潜力.尤其是在大型舰船、飞机、海洋设施等高附加值零件的再制造领域里,铝基非晶涂层制备技术的大规模推广应用将会带来巨大的经济效益.本文介绍了铝基非晶合金的发展过程、非晶形成能力、制备方法等内容,总结了铝基非晶涂层在再制造领域的应用前景,并展望了铝基非晶合金的未来研究方向.     

冷喷涂制备非晶合金涂层的研究进展

综述了近年来冷喷涂制备非晶合金涂层的现状,总结了喷涂工艺参数对铁基、铝基、铜基及镍基等非晶合金涂层制备的影响,详细阐述了涂层晶化及沉积机制,并在冷喷涂涂层硬度、耐磨及防腐性能等方面进行了归纳,最后对冷喷涂技术在非晶合金制备的发展趋势进行了展望.     

粉末冶金制备大块非晶合金研究进展

粉末冶金作为制备大块非晶合金的主要方法之一,与快速冷凝相比,该方法可以在更广的合金系、更宽的成分范围内制备出尺寸更大、形状复杂、近净成形的大块非晶合金材料,因此粉末冶金是一种极具前景的大块非晶合金的制备方法.简要介绍了粉末冶金制备大块非晶合金的基本过程,详细阐述了各种成形技术的特点、原理、优缺点以及制备大块非晶合金的研究进展,期望为非晶、纳米晶粉末的致密化研究和制备大块非晶合金提供技术指导.     

Fe80P13C7块体非晶态合金与非晶薄带抗腐蚀性能的对比研究

通过J-Quenching技术在低冷速(低于1000K/s)下制备出块体尺寸达2mm的Fe80P13C7非晶态合金。通过阳极极化曲线测试以及对样品在1mol/L的HCl溶液中浸泡后的腐蚀形貌的观察,对Fe80P13C7块体非晶态合金、非晶薄带以及晶态合金的电化学腐蚀行为进行了对比研究,结果表明,块体非晶的腐蚀性能优于非晶薄带和晶态合金。这可能是由于块体非晶态合金在制备过程中冷速较低,原子发生结构弛豫的时间更长,结合能增大,使得合金中原子与溶液中离子的反应速率减慢,从而提高了块体非晶态合金的腐蚀性能。     

非晶合金泡沫材料的研究进展

非晶合金泡沫是结合金属泡沫与非晶合金两者优点而发展起来的一类新型结构材料。作为轻质与强韧的完美统一,非晶合金泡沫材料近年来受到国内外学者越来越多的关注。本文简要综述了非晶合金泡沫的发展、制备以及力学性能的研究进展,提出当前工作中存在的问题,并就本领域今后值得关注的问题进行展望。     

非晶合金应用现状

非晶合金经过几十年的研究,已经到了研发性能卓越、质量稳定,可大批量生产的新产品的阶段.通过简介非晶合金发展历史中3个商业化比较成功的公司非晶体金属公司、安泰科技股份有限公司和液体金属科技股份公司研发新产品的艰难历程,以及非晶合金国内外当前的应用研究状况,说明非晶合金在作为软磁功能材料和薄、轻、小的3C产品结构材料方面具有很大发展潜力.     

Cu和Nb对非晶态Fe—Si—B合金等温晶化过程的影响

采用示差扫描量热卡计（ＤＳＣＩ）得到了非晶态Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ合金加入Ｃｕ和Ｎｂ后的等温晶化放热曲线，结合Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析，明确了Ｃｕ和Ｎｂ在形成纳米α－Ｆｅ（Ｓｉ）晶体相时的作用。此外，非晶态Ｆｅ７６．５Ｓｉ１３．５Ｂ９Ｃｕ１Ｎｂ３等温化的α－Ｆｅ（Ｓｉ）放热峰呈明显的非对称形状。     

Cu和Nb对非晶态Fe—Si─B合金等温晶化过程的影响

采用示差扫描量热卡计（ＤＳＣ）得到了非晶态Ｆｅ─Ｓｉ─Ｂ合金加入Ｃｕ和Ｎｂ后的等温晶化放热曲线，结合Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析，明确了Ｃｕ和Ｎｂ在形成纳米α─Ｆｅ（Ｓｉ）晶体相时的作用．此外，非晶态Ｆｅ（７６．５）Ｓｉ（１３．５）Ｂ９Ｃｕ１和Ｆｅ（７３．５）Ｓｉ（１３．５）Ｂ９Ｃ１Ｎｂ３等温晶化的α─Ｆｅ（Ｓｉ）放热峰呈明显的非对称形状     

Fe基非晶和纳米晶合金的热膨胀

将非晶Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９和Ｆｅ９１Ｚｒ７Ｂ２合金经退火制成纳米晶合金，测量了淬火态和退火态样品的热膨胀曲线，研究了退火温度对热膨胀的影响，结果表明，纳米晶粒的形成导致居里温度Ｔｃ以下的热膨胀系数急剧增加，而Ｔｃ以上的热膨胀系数几乎不随退火温度变化。     

块状非晶态镍磷合金的电化学沉积制备与结构研究

采用电化学沉积方法,在不同的工艺条件下,制备块状非晶态Ni-P合金,并研究了工艺条件和磷含量对块状Ni-P合金结构的影响.结果表明,电化学沉积制备块状非晶态Ni-P合金的方法是可行的,较低的pH值、较高的温度和较低的阴极电流密度更有利于非晶态结构的形成.试验中还发现,磷含量是决定块状Ni-P合金结构的主要因素,随着磷含量的增加,块状Ni-P合金由晶态向非晶态结构转变.     

高强度低密度大模量非晶态Al—Li合金

利用单辊快速凝固装置制备出高强度，低密度，大模量的非晶态Ａｌ６１Ｌｉ２．５Ｙ２５Ｎｉ１１．５（ｗｔ－％）合金，其最大拉伸断裂强度，显微硬度和弹性模量分别为１０３９ＭＰａ，４８８ＤＰＮ和９８．７ＧＰａ，与同成分的晶态合金相比，具有较高的电极电位，较宽的电压钝化区，其腐蚀抗力为晶态合金的７倍。在恒加热速率的晶化过程中出现４个晶化峰，晶化激活能的计算表明，Ａｌ６１Ｌｉ２．５Ｙ２５Ｎｉ１１．５非晶合金的晶     

高强度低密度大模量菲晶态Ai—Li合金

利用单辊快速凝固装置制备出高强度、低密度、大楼量的非晶态Ａｌ６１Ｌｉ２．５Ｙ２５Ｎｉ１１．５（ｗｔ－％）合金，其最大拉伸断裂强度、显微硬度和弹性模量分别为１０３９ＭＰａ、４８８ＤＰＮ和９８．７ＧＰａ．与同成分的晶态合金相比，具有较高的电极电位、较宽的电压钝化区，其腐蚀抗力为晶态合金的７倍．在恒加热速率的晶化过程中出现４个晶化峰，晶化激活能的计算表明，Ａｌ６１Ｌｉ２．５Ｙ２５Ｎｉ１１．５非晶合金的晶化过程为一级反应．     

Properties of Evaporated Si_(1-x)Sn_x and Si_(1_x)Sn_x:H Amorphous Alloys

Amorphous Si_(1-x)Sn_x alloys have been prepared by co-evaporation onto substrates maintained atliquid nitrogen temperature. Their atomic structure is investigated using density measurements,scanning high-energy electron diffraction and Mossbauer spectroscopy. The optical and electricalproperties are reported. Then, a method to hydrogenate the films during the evaporation process isdescribed and applied to the preparation of amorphous semiconductors from pure silicon to pure tin.Finally, multilayers of type Si / Si:H / ... or Si:H / Si:D / ... are studied. The modulation of hydrogen isshown by low-angle neutron scattering and measurements of hydrogen diffusivity are presented.