冷却速率对Zr基块体非晶合金塑性变形能力的影响

研究了Zr65Cu17.5Ni40Al7.5块体非晶合金制备过程中合金熔体的冷却速率对合金室温塑性变形能力的影响．对φ2mm铸态Zr65Cu17.5Ni40Al7.5非晶合金及由φ3mm和φ4mm铸态非晶合金经车削加工获得的φ2mm试样的室温压缩变形行为进行了研究,结果表明这些合金表现出不同的塑性变形能力．压缩塑性应变随着铸态块体非晶合金直径的增大而减小,即随冷却速率的增大而增大．由此可知,快速凝固过程中冷却速率的大小决定了块体非晶合金中自由体积含量的多少,对非晶合金的塑性变形能力具有重要影响．     

轧制对Zr60Al15Ni25块体非晶合金晶化动力学的影响

通过线性DSC实验研究了轧制对Zr60Al15Ni25大块非晶合金晶化动力学的影响。实验结果表明,Zr60Al15Ni25非晶合金在轧制塑性变形过程中,随着变形量的增加,热稳定性降低。Zr60Al15Ni25块体非晶合金轧制后原子组态的变化主要影响晶化的形核阶段,变形量较低时(20%)合金原子组态向无序方向发展,导致晶化速率变慢,晶化变得比较困难。随着轧制的进一步增加,合金原子的无序性降低,晶化速率又逐渐提高,从而使其在随后加热过程中的晶化变得比较容易。     

Zr基非晶合金准静态压缩下的多重剪切带行为

利用IUTM和SEM研究了Zr-Ti-Ni-Cu块状非晶合金的准静态单轴压缩变形和断裂行为. 研究表明:该合金的室温压缩变形过程主要表现为弹性和塑性变形,塑性变形阶段没有加工硬化现象. 在准静态压缩条件下Zr基非晶合金表现出多重剪切效应,提高了塑性. 微观研究证明,剪切带的滑移分枝与相互交叉是非晶合金塑性提高的主要机制. 沿着剪切带发现了微空洞和微裂纹,剪切带的形成与自由体积的合并有关. 塑性变形过程中形成脉纹状断口形貌,受力状态的不同脉状花纹表现为不同的形式.     

铜模吸铸法制备的Fe_(74)Al_4Sn_2(PSiBC)_(20)块体非晶与块体纳米晶合金

利用铜模吸铸法制备了直径Φ1.0mm和2.0mm的Fe74Al4Sn2(PSiBC)20块体非晶合金和直径2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体纳米晶合金圆棒.利用X射线衍射、差示扫描量热仪(DSC)和差热分析仪(DTA)对Fe74Al4Sn2(PSiBC)20块体非晶合金的结构和热性质进行了测定.该非晶合金系在凝固前能够获得较大的过冷度,并具有较高的约化玻璃转变温度Tg/Tm(Tg/T1).利用透射电子显微镜(TEM)观察了制备态的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2纳米晶合金圆棒的结构,为非晶基体上均匀分布的尺寸10-20nm的α-Fe晶粒.合金凝固前获得较大的过冷度,较高的约化玻璃转变温度和多步晶相析出过程有利于获得块体纳米晶材料.铜模吸铸法既可制备块体非晶合金,也可制备块体纳米晶合金,是一种很有吸引力的制备块体非晶合金和块体纳米晶合金的方法,并进一步证实利用快速凝固法可以直接制备块体纳米材料.     

晶化分数对Zr基块体非晶基复相材料力学性能的影响

采用脉冲电流预处理外加等温退火,制备得到了具有不同晶化分数的Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶基复相材料,并通过x射线衍射法和差示扫描量热法分析材料析出的物相及其晶化分数,通过显微硬度、单轴压缩实验和扫描电子显微镜（SEM）研究材料的力学性能演变．结果表明：经处理后的合金首先析出准晶相,然后析出Be2Zr,Zr2Cu和FCC等物相;在晶化初期,合金的断裂强度和塑性应变量随晶化分数的增加而增加,当晶化分数为8．2％时,塑性变形量达6．3％．当晶化分数进一步增加时,断裂强度和塑性变形量均快速降低．扫描电子显微镜观察分析结果表明,随晶化分数的增加,合金的断裂模式则由剪切断裂转变为劈裂和解理脆性断裂．实验结果表明通过控制退火时间等参数可优化块体非晶基复相材料的力学性能．     

锆基块体非晶及非晶基复合材料在过冷液态区的形变行为

利用电弧熔炼／水冷铜模吸铸技术制备了块体非晶合金（Zr75-Cu25）78．5Ta4Ni10Al7.5和第二相形态为颗粒状的块体非晶基复合材料（Zr75Cu25）74．5Ta8Ni10Al7.5．利用Instron力学性能实验机研究了块体非晶和复合材料在过冷液态区内的单向压缩变形行为．结果表明：两种材料在过冷液态区内的形变行为都强烈依赖于温度和变形速率．随着应变速率的增加,两种材料的流变特征都由牛顿流变转变为非牛顿流变．用基于自由体积模型的过渡态理论（transition state theory）对两种材料的压缩形变行为进行了阐释和比较．     

Fe-Nb-B纳米晶合金的结构与磁性

利用X射线衍射,差热分析及静态磁性测量,研究了退火温度对不同成分的非晶Fe Nb B合金纳米晶化行为和磁性的影响·实验发现:在纳米晶化过程的初期出现磁硬化,矫顽力与最大磁导率均呈现不同程度的恶化·在硼化物(Fe2B和Fe3B)相析出前,具有纳米结构的合金由α Fe固溶体和非晶基体相组成,呈现较佳的软磁特性·随纳米晶相体积分数增加而呈现的磁软化现象可解释为由于纳米晶粒间距的减少,交换耦合增强所致·     

块体Pd82Si18非晶合金的制备及晶化行为研究

采用玻璃包覆 水淬技术制备了块体Pd82Si18非晶合金．实验结果表明，净化对该熔体的非晶形成能力有很大的影响．通过对深过冷Pd82Si18合金的凝固行为研究发现，当过冷度大于190K时，过冷熔体会出现液相分离现象，热力学分析表明这将降低该过冷熔体的非晶形成能力．该非晶的晶化实验结果显示，与旋铸法制备的Pd82Si18非晶条带不同，块体非晶的晶化过程中出现两个放热峰，同时玻璃转变温度、晶化温度、过冷液相区都有相应的变化．通过分析可知Pd82Si18非晶合金的晶化过程与制备过程中的冷却速率有很重要的联系．     

非晶态Finemet合金的纳米晶化动力学研究

利用差示扫描量热法（DSC）研究了非晶Finemet合金的纳米晶化动力学行为．晶化过程中的晶化峰值温度Tp与升温速率β之间存在着线性关系：Tp=533．7＋0．82β.通过对不同升温速率的DSC曲线的分析，采用Kissinger方法和Ozava方法计算了非晶Finemet合金纳米晶化的表观激活能Eα，并采用拓展的Friedman方法计算了纳米晶化过程中的局域激活能E（α）．在非晶Finemet合金纳米晶化的整个过程中，其晶化机制在初始阶段（0〈α〈0．2）是扩散控制的兰维形核和晶粒生长的整体晶化，形核速率逐渐减小；中间阶段（0．2〈α〈0．9）是扩散控制的一维形核和晶粒生长的表面晶化，形核速率近似为零；最后阶段（α〉0．9）存在反常的晶化行为，局域Avrami指数n从1．0上升到2．0左右，可能是因为在晶化后期Cu核消耗完毕以及一些α-Fe颗粒发生快速生长造成的．     

机械诱发非晶Finemet合金的纳米晶化

利用X射线衍射（XRD）研究了高能球磨条件下非晶Fe73．5Cu1NB3Si13．5b9合金的机械诱发纳米晶化过程，并根据化学成分偏聚、局域高压、局域高温以及Johnson-Mehl-Avrami（JMA）晶化动力学模型解释了纳米晶化的过程和机制．研究结果表明：非晶Fe73．5Cu1Nb3Si13.5B9合金机械诱发纳米晶化的产物为复杂的α-Fe固溶体和稳定的Fe2B金属间化合物，α-Fe固溶体相晶粒尺寸为2．0-6．5nm，其纳米晶化过程和晶化产物是由化学成分富集、碰撞引起的局域高压和局域高温共同作用的结果；机械诱发纳米晶化过程中的Avrami指数n=1．59，动力学反应速率常数k=0．1287h^-1，表明机械诱发纳米晶化过程中形核机制为均匀形核，晶粒生长机制为从小尺寸晶核开始的三维生长．     

NiTiZrAlCuSiB块体非晶合金等温晶化动力学

利用铜模铸造法制备了Ni42Cu5Ti20Zr21Al8Si3.5B0.5块体非晶合金,采用示差扫描量热计（DSC）对此块体非晶合金的等温晶化动力学进行了研究。应用函数z（φ）证明了JMA模型能够用于描述所研究的Ni基非晶合金的等温晶化动力学。结果表明：该合金的等温晶化行为始于一维界面控制地形核及长大,等温晶化的主要阶段为Avrami指数大于3.0的三维形核及长大过程。等温局部晶化激活能Um0.50为561.95kJ/mol,表明该Ni基非晶合金具有很高的热稳定性。     

Zr含量对Zr_(71-x)Ni_xNb_3Cu_(16)Al_(10)非晶合金形成能力和性能的影响

研究了 Zr含量对Zr_(71-x)Ni_xNb_3Cu_(16)Al_(10)非晶合金的形成能力、晶化行为和力学性能的影响。采用快速凝固装置制备非晶合金,利用XRD和DSC对其非晶形成能力和晶化行为进行分析通过压缩试验和SEM对其力学性能及断裂方式进行表征。结果表明:Zr原子百分比为62%时非晶形成临界直径最大,为9 mm;Zr含量不同改变了非晶合金的结晶过程,Zr原子百分比为62%和66%的非晶合金晶化初始相都是二十面体准晶体相,而Zr的含量为58%时则为FCC-Zr_2Ni和Tetra-Zr_2Ni相;Zr含量增加后非晶合金的压缩强度降低,塑性变形能力显著提高其中Zr原子百分比为62%时,非晶合金的塑性变形量高达27%。     

网状结构对Fe72Y6B22非晶合金晶化行为和软磁性能影响的研究

对Fe72Y6822非晶合金的晶化行为和软磁性能进行了研究.分子动力学模拟结果显示,合金熔体中的团簇结构主要为〈0,3,6,0〉型多面体;实验结果显示,在合金的退火样品中存在由冠状三棱柱组成的网状结构.这种网状结构可提高合金在过冷液相区的热稳定性,抑制合金的晶化,改变合金的晶化方式,促进纳米α-Fe晶粒的形成.适当的退火工艺可以提高Fe72Y6822非晶合金的软磁性能.合金饱和磁化强度和矫顽力的变化是由于晶化过程的不同阶段析出纳米晶oc-Fe相、顺磁性的YB12相和弱磁性的Fe3B相所致.     

非晶合金材料的变形与断裂

系统地研究了不同非晶合金材料的拉伸、压缩变形与断裂特征,总结了不同非晶合金材料拉伸与压缩断裂的不对称性,在此基础上提出了一个新的参数α=τ0/σ0和统一拉伸断裂准则,将最大正应力准则、屈特加准则、莫尔-库仑准则和范米塞斯准则有机地统一起来．观察到具有剪切变形行为的非晶合金,其压缩塑性随样品的高径比减小而逐渐增加;提出了剪切带旋转机制来解释具有高塑性非晶合金材料压缩变形过程中剪切带的偏转,总结了钨丝和原位析出枝晶对非晶合金复合材料韧化效果的不同作用,讨论非晶合金材料压缩剪切断裂、劈裂和破碎的竞争关系,采用动态断裂理论解释了某些脆性非晶合金解理断裂表面上的规则纳米尺度断裂台阶的形成;提出了α=τ0/σ0是控制非晶合金发生剪切变形与断裂、劈裂以及破碎失效与否的本征参数．     

Fe基非晶及纳米晶在硫酸中的腐蚀研究

利用电化学极化曲线的方法和电化学阻抗技术,研究非晶Fe78Si13B9和纳米晶Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金在1 mol·L-1的H2SO4溶液里的电化学腐蚀行为;利用X射线衍射仪和示差扫描量热计(DSC),研究该非晶薄带的非晶特性及晶化过程;用扫描电镜观察极化测试后的试样形貌;还研究不同的热处理温度对材料的结构及在1 mol·L-1的H2SO4溶液里耐腐蚀性能的影响.结果表明,纳米晶比非晶合金的耐腐蚀性能要好;随着热处理温度的升高,非晶的耐腐蚀性能得到提高,而纳米晶则降低.     

Fe65．5Cr4Mo4Ga4P12C5B5．5块体非晶合金不同介质中的腐蚀行为

研究了Fe65．5Cr4Mo4Ga4P12C5B5．5块体非晶合金的铸态、结构弛豫以及晶化态在NaCl,HCl和NaOH溶液中的腐蚀行为．并利用X射线光电子分光光谱分析了浸入介质之前和之后的合金表面元素变化．结果表明：在实验所选溶液中,非晶态Fe65．5Cr4Mo4Ga4P12C5B5．5合金耐腐蚀能力高于其结构弛豫、晶化态以及不锈钢和碳钢．Fe65．5Cr4Mo4Ga4P12C5B5．5块体非晶合金高的耐腐蚀能力来源于表面形成的富Fe-,Cr-和Mo-保护膜．     

Fe_(75)Nb_8B_(15)Zr_2非晶合金的晶化过程研究

采用单辊快淬法制备Fe75Nb8B15Zr2非晶合金,对该非晶合金进行不同温度的等温退火,研究其晶化过程及结构变化.利用示差热分析仪(DTA)确定样品的退火温度,利用X射线衍射(XRD)测试其相结构.结果表明:Fe75Nb8B15Zr2合金在快淬速率为38m/s时呈完全非晶状态,随着退火温度的升高,α-Fe相逐渐析出,并伴随有硼化物(Fe3B和Fe2B)析出.Fe75Nb8B15Zr2非晶合金的晶化过程:非晶→非晶+α-Fe→α-Fe+Fe3B→α-Fe+Fe3B+Fe2B.     

块体非晶Cu_(45)Zr_(39.5)Ti_(9.5)Al_6非等温晶化行为

在Cu45Zr45.5Ti9.5合金中加入少量金属元素Al,用铜模喷铸的方法成功制备出块体非晶合金Cu45Zr39.5Ti9.5Al6。利用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)分析块体非晶合金在连续加热条件下的非等温晶化行为。结合Ozawa法算出的激活值表明块体非晶合金的抵抗晶化能力较强。在4种加热速率:10℃/min、15℃/min、20℃/min和25℃/min的非等温晶化处理后,析出相主要是Cu8Zr3和Cu10Zr7,晶粒均匀的分布在基体上。     

粉末冶金法合成高强低模超细晶医用钛合金

为探寻有效的高强低模医用钛合金制备方法,采用机械合金化方法制备了不同Fe含量的(Ti69.7Nb23.7Zr4.9Ta1.7)100-xFex非晶/纳米晶合金粉末,随后采用放电等离子烧结-非晶晶化法得到了高强低模的超细晶钛基复合材料.结果表明:(1)机械合金化过程中,Fe含量对合金的非晶形成能力影响显著,文中实验条件下,只有当x增大至10时才能形成全非晶相的非晶粉末;(2)Fe含量也明显影响合成的块体钛合金的力学性能,合成的不同Fe含量合金中,只有(Ti69.7Nb23.7Zr4.9Ta1.7)94Fe6合金具有高强度和显著塑性,其压缩屈服强度为2425MPa,断裂强度为2650MPa,断裂应变为0.0691,平均弹性模量仅为52GPa,接近第三代生物医用钛合金的最低值.将所合成的超细晶钛合金与常用的两种生物钛合金(Ti-6Al-4V和Ti-13Nb-13Zr)进行抗摩擦磨损性能对比,发现所合成的钛合金具有最佳的耐磨性.     

FeNiPB (Cu,Nb)合金的非晶及晶化的微观组织结构

用X射线精细结构分析、示差扫描热分析和扫描电子显微分析仪分析研究了FeN iPB(Cu,Nb)合金的非晶及晶化的微观组织结构,探索了这类合金的非晶加纳米晶组织结构的形成和控制,结果表明:Fe,N i,P,B,Cu和Nb元素混合粉末机械合金化后可形成非晶态的FeN iPB(Cu,Nb)合金,再经过晶化处理可得到具有非晶基体上弥散分布着α-Fe基纳米晶组织的合金.在晶化过程中,合金中Cu的作用使α-Fe晶核弥散形成,而合金中Nb的存在阻止了α-Fe基的晶粒的长大.因此,在FeN iPB(Cu,Nb)合金中,可通过调整合金中Cu,Nb的含量及相对量来控制非晶基体上的纳米晶形成的量及晶粒尺寸.