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     

重力对ZrTiCuNiBe大块非晶形成合金定向凝固组织的影响

以ＺｒＴｉＣｕＮｉＢｅ大块非晶形成合金为研究对象，利用定向凝固装置，进行了不同重力场方向下合金的定向凝固实验，利用Ｘ射线衍射仪分析了初生相组成，并通过金相显微镜观察了凝固组织形貌。研究发现，当凝固方向与重力场取向相同时，凝固组织主要为大量共晶相＋少量针状初生相，当凝固方向与重力场取向相反时，针状初生相多而粗大。     

水淬法制备Zr41Ti14Ni8Cu12.5Be22.5Fe2大块非晶合金

用水淬法制备出直径为9 mm的Zr41Ti14Ni8Cu12.5Be22.5Fe2非晶棒;XRD和DSC对获得的非晶合金进行各种分析,研究了铁元素对Zr41Ti14Ni8Cu12.5Be22.5Fe2非晶形成能力、硬度及热稳定性的影响.同时发现经过完全退火处理后,合金的硬度有显著增加.初步分析了硬度提高的原因,并对这种大块非晶的形成机制进行了探讨.     

Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5非晶形成合金在落管中的无容器凝固

利用落管技术，在高纯He和Ar的混合气氛中获得了直径为80-1000μm的非晶合金小球，采用示差扫描量热分析（DSC）方法，研究了在落管无容器状态凝固的Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5非晶小球的玻璃转变及晶化动力学。结果表明：与水淬得到的Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶相比，利用落管获得的非晶小球，具有较小的玻璃转变激活能和较大的晶化激活能，从液态结构及形核机理角度讨论了这一差异，将有助于认识非晶合金的形成机理。     

非晶合金塑性研究的新进展

大块非晶合金（或大块金属玻璃）由于其独特的结构具有许多优异的力学性能,如高强度和硬度、耐磨、抗疲劳等。由于大块非晶合金的塑性高度局域在～20nm的剪切带中,造成大块非晶合金材料的结构软化,从而导致脆性断裂。脆性严重限制大块非晶合金作为工程材料的广泛应用。如何克服大块非品合金材料的脆性,一直是该领域的羲要研究方向。目前主要采用的是复合方法,即在大块非晶合金中复合第二相如纳米颗粒、枝晶相等,     

铝基合金超厚带非晶的形成

报道了通过熔甩工艺得到厚度为140 mm的新型Al-Ni-La-Ce-Pr-Nd超厚带非晶, 非晶条带厚度是同期国际报道(非晶条带最大厚度为65 mm)的两倍多, 并探讨了La, Ce, Pr和Nd对铝基合金非晶形成能力的影响. 利用非等温差式扫描量热(DSC)分析方法研究了Al-Ni-La-Ce-Pr-Nd非晶合金的晶化行为, 并用Kissinger方程计算了其晶化表观激活能.     

Ni对FeNiBPNb非晶合金非晶形成能力及软磁性能的影响

研究了Ni元素对(Fe1-xNix)75.5B14.5P7Nb3(x=0～0.6)系合金非晶形成能力及其软磁性能的影响.结果表明,添加Ni能有效地提高该合金系过冷液相区的稳定性,并使其更接近共晶点,非晶形成能力和软磁性能明显提高.随着Ni含量的增加,过冷液相区从49增加到75K,约化玻璃转变温度从0.540增加到0.594,γ参数从0.373增加到0.405.当Ni含量为0.5和0.6时,采用铜模铸造法成功制备了直径为1mm的块体非晶.该非晶合金系具有优异的软磁性能,其饱和磁感应强度为0.37～1.20T,矫顽力为1.4～3.3A/m,在1kHz频率时的有效磁导率为13100～20900,为开发新型FeNi基软磁块体非晶合金提供了良好的前景.     

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．     

Ce基非晶金属塑料的形成机理研究取得进展

Ce基非晶合金(又称金属塑料)是中国科学院物理研究所自主研发的新型非晶合金材料.Ce基金属塑料具有独特的物理性能和应用潜力1,2),因而其形成的机理、结构以及热力学、动力学和结构对非晶形成能力的影响是目前非晶材料和物理领域关注的重要问题之一.     

质子辐照对Zr_(41.5)Ti_(14.9)Cu_(12.6)Ni_(10.5)Be_(20.4)大块非晶合金结构驰豫的影响

通过X射线(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)和电阻率的变化研究了质子辐射照对Zr41.5Ti14.9Cu12.6Ni10.5Be20.4大块非晶合金结构弛豫的影响。结果表明,在203K时,以质子的能量为160keV、剂量为1.65×1016粒子/cm2辐照后,Zr41.5Ti14.9Cu12.6Ni10.5Be20.4大块非晶合金发生了明显的结构弛豫;而经质子能量为160keV、剂量为1.1×1015粒子/cm2和能量为120 keV、剂量为6.5×1015粒子/cm2辐照后,Zr41.5Ti14.9Cu12.6Ni10.5Be20.4大块非晶合金形成了更稳定的玻璃态。     

Ce基大块非晶合金在纳米压入过程中的变形行为

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. Ce₆₀Al₁₅Cu<>sub10Ni₁₅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.     

Cu_(83.3-x)Ni_xP_(16.7)非晶合金的重熔平衡相

快速凝固所赋予cu-P基非晶态合金的优良韧性及化学成分均匀性使得其具备作中温钎料的潜力,从而引起广泛注意。在近期工作中,我们对cu-Ni-P三元合金的非晶形成能力,形成区域及热稳定性作了初步的探讨。同时,人们对处于介稳态的cu-Ni-P非晶合金在向热力学稳定态转变的晶化过程中所呈现出复杂的晶化相及晶化特征作了相应的研究。然而,作为一种焊接工程材料,其重熔后焊接状态的平衡相类型及其含量将对钎料的焊接性能以及焊接组织的力学和物理性能产生重要的影响。但迄今这方面尚缺乏必要的工作。本文在     

TiC原位增强块状Cu47Ti34Zr11Ni8非品合金复合材料

在电弧炉中利用吸铸法制备了直径1～4mm的原位生成TiC和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料．DSC热分析结果表明、原位生成TiC颗粒的引入，没有影响基体合金的非晶形成能力．用OM，XRD，SEM，EDS等方法研究了复合材料的相组成、微观组织以及成分分布、结果表明．TiC颗粒怍为异质形核中心促进了β-Ti枝晶的形成、形成了TiC颗粒和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料、而且β-Ti枝晶的尺寸和数量与TiC颗粒的多少以及试样的尺寸有关．室温压缩试验表明，同单相非晶合金相比，块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料提高了抗压强度及塑性。     

铁磁非晶合金块体材料研究现况

本文系统地介绍了铁磁非晶合金块体材料研究的一些最新进展,综述了通过高非晶形成能力的粉末材料制备能够满足实际需求的块体非晶的固结方法.     

非晶合金热塑性成形过程中的氧化

非晶合金由于具有高强度、耐腐蚀、抗磨损以及热态下良好的超塑性成形能力等优势,在工程技术领域具有广阔的应用前景。非晶合金热塑性成形工艺充分利用非晶合金在热态下的超塑性成形能力,是加工制造非晶合金零件的重要途径,但是非晶合金在热态下的氧化会显著影响非晶合金热塑性成形工艺的产品质量和生产成本。针对非晶合金在过冷液相区的氧化行为开展的研究发现：非晶合金的晶化会导致其氧化机制的转变;随着氧化程度的增加,氧化层内会形成多个亚层结构;粗糙表面能够显著促进非晶合金的氧化;在一定程度上,压应力能够抑制非晶合金氧化,而拉应力则能促进其氧化;氧化能够提高非晶合金的表面硬度,并改善其耐腐蚀能力。     

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。     

破解非晶结构之谜：连接非晶态和晶态的中程序结构单元

非晶态结构本质一直是凝聚态物理和材料科学中最有趣和最基本的问题之一。非晶合金因其简单的金属键结合及密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。研究发现，非晶中存在着不同尺度的局域有序结构，其中5~20 埃米尺度范围对应中程序。近来研究揭示其在非晶合金的相变和形变过程中发挥了越来越关键的作用。现有的理论或者实验结果难以确定非晶态材料与其对应的晶态材料间是否存在中程或更大尺度范围的结构联系，同时现有的表征手段难以精确解析其短程到中 程尺度有序结构，导致中程序结构解析问题十分复杂。最近在经典大块非晶合金体系钯-镍-磷中通过对一种独特的亚稳立方 中间相进行解析，发现了一种桥接非晶态与晶态的手性中程序结构基元六元三帽三棱柱(6M-TTP)。该结构的短程序团簇以 一种奇特的手性结构构成约12.5埃米的中程序结构基元，其在铸态为长程无序堆积，而在一定温度可以转变成有序堆积的亚稳立方相。中程序结构的捕获和解析为揭示非晶态结构本质提供了新的结构模型，并且对非晶合金亚稳态中间相的析出动力学规律提出了新的解释。这些发现将有助于阐明非晶合金在中程序以及更大尺度上的结构排列，为解析非晶态的结构本质提供新的思路。     

高压下大块Pd-Ni-P非晶合金的形成

非晶合金的制备已有多年的历史,发展了多种实验技术,包括液相淬火、气相沉积等。这些方法制备的非晶合金均为薄带、微粉或薄膜,而得不到三维尺度的非晶合金材料。 基于生核理论及一些新实验技术的发展,使得大块非晶合金的制备成为可能。如落管的无容器条件、助熔剂的特殊工艺,均获得了毫米级以上的块状非晶。这是因为对一些低均     

锡元素对Ni-Nb-Zr块体非晶合金玻璃形成能力和力学性能的影响

本文研究了添加锡元素(Sn)对Ni-Nb-Zr三元系玻璃形成能力和力学性能的影响.实验结果表明,一定量Sn的添加有利于提高该合金系的玻璃形成能力.对于Ni61Nb35.5–xZr3.5Snx(x=0,1,2,3,4,5,6,7at.%)合金系列,当x=1时具有最大的玻璃形成能力,通过铜模浇注可得直径至少3mm的纯非晶样品.随着Sn含量增加,合金的玻璃     

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.