由非晶晶化带备的纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9表面的扫描隧道显微镜研究

非晶态Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金在晶化温度以上退火,可以形成由直径10—20nm、具有体心立方结构的Fe(Si)固溶体微晶及4—5个原子层厚的晶界非晶相组成的纳米微晶合金.与非晶态合金相比,具有饱和磁感强度高、矫顽力低、高频损耗低等优点,是一种综合性能极佳的新型软磁材料.     

上海大学材料研究所非晶材料研究团队简介

正以基础科学和前沿理论发展为导向,以开发具有优越性能(包括磁学性能和力学性能)的非晶材料为最终学术目标,通过研究非晶合金的微观结构和机械及物理性能,建立结构一性能的关联性,进而指导新型非晶合金的开发。上海大学非晶合金研究团队在非晶合金微结构与非晶形成能力及力学性能的关系研究上处于国内研究的前沿领域,目前承担着科技部973课题1项,国家自然科学基金面上项目6项以及自然科学基金委优秀青年科学基金1项。     

研究Cu,Nb对Fe-Si-B非晶合金晶化形成纳米微晶合金的作用

用非晶合金晶化法已制备出多种成分的纳米微晶合金,其典型成分为Fe-M′一M″-Si-B,这里 M′代表 Cu,M″代表 Nb,Mo,V,Hf,Ta 等元素.M′,M″为纳米结构形成元素.由于这种微晶合金具有优异的综合软磁特性,已成为新一代软磁合金.目前在纳米微晶合金的制备工艺及磁学研究等方面已取很大进展,但对纳米结构形成元素的行为尚不够清楚.本文试图用 DTA(或 DSC)方法研究添加元素 Cu,Nb 对 Fe-Si-B 非晶合金化过程中晶化激     

Er-Al-Co 块体非晶合金的磁热效应

利用水冷铜模铸造法制备了一系列不同成分的Er-Al-Co 三元块体非晶合金, 研究了该系列合金的非晶形成能力和磁热效应. 结果表明, 在磁场诱发下, 该系列非晶合金在9 K 左右发生了顺磁-铁磁性二级磁性转变. 由于具有较高的有效磁子数, 该系列非晶合金具有优异的磁热效应, 其中Er₅₆Al₂₄Co₂₀ 非晶合金最大磁熵变和磁致冷能力分别为16.06 J kg^-1 K^-1和465.7J kg^-1, 是氢液化区有竞争力的磁致冷候选材料.     

非晶合金双绕复合环样的磁性研究

零磁致伸缩的钴基非晶合金具有较高的导磁率而饱和磁感比较低;相反,铁基非晶合金的导磁率较低但饱和磁感较高。因此,若能制成上述两种非晶合金的复合材料,就有可能得到一种兼有高导磁和高磁感的软磁材料。但是,用熔体快淬法制成由两种成分熔焊在一起的复合条带,在工艺上是很复杂的,一时难于实现。     

轧制变形对Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5块体非晶合金微观结构的影响

非晶合金具有许多优异的性能.然而,在室温下进行压缩或拉伸时,非晶合金通常沿着主剪切带方向发生脆性断裂,非晶合金较差的室温塑性严重制约了其在工程上的应用.已有理论和相关实验表明,非晶合金的机械性能与自由体积的含量密切相关.因此,充分认识非晶合金中自由体积的形成和演化规律进而发展调控自由体积的技术对非晶合金的开发应用具有重要的意义.     

金属玻璃异常放热现象与隐藏非晶相变研究进展

金属玻璃因其简单的金属键结合及原子密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。解开玻璃形成液体的微观结构可以探寻玻璃形成能力的秘诀。许多非晶合金体系在玻璃转变点以上、结晶温度以下表现出异常放热现象,暗示在超过冷液相区间隐藏着非晶相变,这一现象的微观结构本质困扰了学界逾四十年。近来,中子和同步辐射散射等大科学装置的发展为揭示隐藏非晶相变的机制提供了原位、无损以及从原子到纳米级别的多尺度"探针"。最新研究发现Pd-Ni-P这一典型的具有异常放热现象的原型非晶合金在临界转变温度处发生了重入超过冷液体转变,其内在微观机制为中程有序结构的演变所导致的液-液相变。同时通过恰当的热处理,人们可以方便地调控这一类非晶合金的微观结构。经过统计几种具有异常放热现象的典型金属玻璃体系的热物理参数,发现异常放热峰可能与玻璃形成能力有一定的关联。金属玻璃中的异常放热现象及其隐藏的非晶相变为开发新型非晶合金体系并改进合金的性能提供了新的思路。     

选区激光熔化(FeCoNi)86Al7Ti7高熵合金腐蚀性能研究

 选区激光熔化技术(SLM)制备的(FeCoNi)₈₆Al₇Ti₇高熵合金，经780 ℃退火处理后，深入分析打印态和退火态合金在 0.5mol/L H₂SO₄溶液中的电化学腐蚀性能。通过电化学工作站测试高熵合金的开路电位、交流阻抗与极化曲线，发现退火态(FeCoNi)₈₆Al₇Ti₇高熵合金自腐蚀电位更高，自腐蚀电流密度更低，容抗弧直径更大，阻抗值更高，以及电荷转移电阻更大。X射线光电子能谱(XPS)，分析腐蚀表面钝化膜的成分及含量表明，退火态高熵合金腐蚀表面氧化物的种类更丰富，含量更高，更易形成稳定的钝化膜。结果表明，780 ℃退火处理能显著改善(FeCoNi)₈₆Al₇Ti₇高熵合金的耐腐蚀性能。     

金属玻璃的过去、现在和未来

金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序的金属材料。它是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺以及熵或序调控理念合成的，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。金属玻璃突破了金属材料原子结构有序的固有概念，颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度。它对金属材料的研发、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、信息等领域产生深刻的影响，同时催生了准晶、高熵合金、复杂合金、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新金属材料体系，彻底改变了古老金属和玻璃领域的面貌。金属玻璃的发明和研究虽然只有不到百年历史，但已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有广泛的应用，也为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中一些重要科学问题提供了独特的模型体系，并成为凝聚态物理的一个重要分支学科。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发的历程，分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战，以及在高新技术领域的应用，并探讨了金属玻璃及其相关领域如地外玻璃的发展前景。     

镍基非晶态合金超细微粒催化剂的表面状态和催化性能

近年来,采用化学还原方法已制备出多种成分的过渡金属(Fe,Co,Ni)一类金属(B,P)非晶态合金超细微粒.这类材料由于兼具非晶合金和超细微粒的特点,可望成为一种新型催化剂材料.目前在非晶态合金超细微粒的制备和基本物性的研究方面已取得重大进展,但对其催化性能的研究还很少.本工作用化学还原方法制得镍基非晶态合金超细微粒,应用TEM,XRD,XPS,表面积测试和乙烯加氢反应评价等物理化学手段研究了B,P的加入对镍基非晶态合金超细微粒表面状态和催化性能的影响,以揭示类金属B,P的作用,为深入研究非晶态合金超细微粒表面结构与催化性能之间的关系提供基本信息.     

金属玻璃的过去、现在和未来

金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序的金属材料。它是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺以及熵或序调控理念合成的，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。金属玻璃突破了金属材料原子结构有序的固有概念，颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度。它对金属材料的研发、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、信息等领域产生深刻的影响，同时催生了准晶、高熵合金、复杂合金、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新金属材料体系，彻底改变了古老金属和玻璃领域的面貌。金属玻璃的发明和研究虽然只有不到百年历史，但已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有广泛的应用，也为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中一些重要科学问题提供了独特的模型体系，并成为凝聚态物理的一个重要分支学科。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发的历程，分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战，以及在高新技术领域的应用，并探讨了金属玻璃及其相关领域如地外玻璃的发展前景。     

大块非晶合金Zr64.80Cu14.85Ni10.35Al10的室温超塑性

通常大块非晶合金在室温单轴载荷作用下表现出极其有限的塑性变形能力, 其塑性变形量一般不超过2%. 通过合理的合金成分设计, 采用铜模吸铸法制备了直径为2 mm的Zr_64.80Cu_14.85Ni_10.35Al₁₀非晶棒, 用X射线衍射和示差扫描量热仪研究了该非晶的结构和热稳定性, 并用单轴压缩试验研究了其室温下的塑性变形行为. 研究结果表明, 该非晶合金的玻璃转变温度和晶化温度分别为646和750 K, 其显微硬度为594.7 Hv. 压缩试验中, 在工程应变和工程应力分别达到9.05%和1732 MPa, 即真应变和真应力达到9.42%和1576 MPa时, 非晶棒开始发生屈服; 屈服后, 随着载荷增大及应变量的增加, 非晶试样被压成圆饼状, 在工程应变量大于70%, 即真应变量超过120%时, 尚未发生断裂, 表现出室温超塑性. 通过合理的合金成分设计, 成功制得具有室温超塑性的新型大块非晶合金.     

Co_(78-x)Fe_xB_(14)Si_8非晶态合金的穆斯堡尔效应

研究非晶态磁性合金的宏观性能与微观结构的关系是改善材料磁性和创制新型非晶材料的一个重要途径,近年来逐渐受到重视。利用穆斯堡尔效应研究高B_1(饱和磁通密度)非晶材料的工作已有较多的进展,但研究高μ(磁导率)非晶材料,尤其是Co-Fe基合金的还较     

非晶态CoFeNiNbSiB软磁薄膜的制备和性能

钴基非晶合金薄膜是一种优良的软磁材料,它具有非常高的磁导率和极为优良的高频特性,是制做薄膜磁头,薄膜电感的理想材料,已受到人们的很大重视。在钴基非晶合金中加入Nb,可以提高材料的物理特性,提高晶化温度,改善材料的温度稳定性。CoFeNiNbSiB非晶薄带是一种性能十分优良的软磁材料,它的磁致伸缩系数近于零,具有优良的软磁特性及     

Ce基大块非晶合金在纳米压人过程中的变形行为

利用纳米压入技术研究了Ce基大块非晶合金的变形行为,以及加载速率对塑性变形行为的影响规律.结果表明,Ce基大块非晶合金在纳米压入过程中表现出的变形行为与其他体系大块非晶有显著差别.Ce60Al15Cu10Ni15合金在低加载速率下为连续的塑性变形,在高加载速率下表现出显著的锯齿流变特征;而Ce65Al10Cu10Ni10Nb5合金,在所研究的加载速率范围内均为连续的塑性变形．但是,这两种合金都出现了室温蠕变现象．另外,探讨了Ce基大块非晶合金的反常塑性变形行为的产生机理．     

高速撞击诱导大梯度纳米结构化高熵合金的力学行为

国防军工与航天领域的防护结构要求材料能经受住弹体或空间碎片的高速撞击,包括处于极低温环境.高熵合金因其特殊的化学结构与优异的综合力学性能,成为新型装甲防护材料研究的新范式.本文通过弹丸高速撞击高熵合金靶板的响应分析,提出了一种通过室温和低温高速冲击制备大梯度纳米晶和纳米孪晶混合结构高熵合金的新方法,并研究了该梯度纳米结构高熵合金的拉伸力学性能以及变形机理.结果表明,大梯度纳米结构从冲击端到自由面,微结构过渡主要为:纳米晶-纳米晶带-高密度纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-稀疏纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-高密度位错-稀疏位错.单纯纳米晶和纳米孪晶混合结构的梯度层厚度达到4 mm,远超传统手段制备的梯度层厚度(小于500μm).相比初态样品,大梯度纳米结构高熵合金的强度提升明显,最高提升390%,塑性仍保持在较大范围内:21%～62%.这得益于大梯度样品“软区”和“硬区”共存,除了较大背应力提供额外强化外,软硬组织弹塑性变形的不同步和断裂发生的不同步也会额外提高力学性能.本研究不仅可为开发块体大梯度纳米结构材料提供新方法,也可为理解高熵合金的抗弹行为并指导装甲防护材料设计提供...     

金属-金属非晶态合金的原子分布和成分

许多实验表明、非晶态合金的性能与成分之间有一定关系、这是因为成分的变化必然导致非晶态合金的原子分布(结构)的变化,因此要了解非晶态合金的成分对性能的影响,我们必须首先研究成分与结构之间的关系.以Masumoto等人所做金属-金属非晶态合金的组成为实验基础、用菱面体单元结构模型计算出结构与成分之间的对应关系,建立起结构与成分相对应的表格,若已知某个成分,就能查找出它的结构.菱面体单元结构模型,对于固体物理学科的发展,具有重大的理论意义.     

一种新型Zr基块状非晶复合材料的显微组织与力学性能

通过在块状Zr-Cu-Al非晶合金形成能力较大的成分范围附近设计成分, 利用电弧炉吸铸的方法制备了直径分别为3和4 mm的Zr_48.5Cu_46.5Al₅块状非晶复合材料. 显微组织分析表明, 复合材料中含有微米尺度的具有马氏体结构的CuZr相, 同时还生成了在非晶基体上均匀分布的Zr2Cu纳米颗粒和Cu₁₀Zr₇片状相. 室温压缩实验表明, 直径为3和4 mm块状非晶复合材料分别达到7.7%和6.4%的塑性变形, 同时有显著的应变硬化现象.     

大块非晶合金的研究进展

本文介绍了大块非晶合金研究领域里一些最新进展 ,综述了大块非晶合金的形成机制、制备方法及其优异的性能和应用前景     

静高压下界面反应对非晶(Fe_(0.99),Mo_(0.01))_(78)Si_9B_(13)合金晶化的影响

由于纳米Fe-Mo-Si-B合金优异的软磁性能,近年来,人们对非晶合金(Fe_(0.99),Mo_(0.01))_(78)Si_9B_(13)(FMSB)的晶化机制、结晶相、晶粒度及纳米合金的性能进行了深入的研究.这些研究工作都是在真空条件下,非晶FMSB合金条带表面为自由表面的情况下开展的.为了克服由非晶FMSB合金晶化制得的纳米Fe-Mo-Si-B合金的脆性,使之能在实际中得到应用,我们利用静高压下等温热处理金属Al片与非晶FMSB叠层的方法,制备出Al/Fe-Mo-Si-B纳米合金复合材料.由于在制备中,非晶FMSB与Al片将在界面发生扩散反应,因此,势必影响非晶FMSB的晶化过程和结果.本文将就此问题进行研究.