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.     

非晶态合金的双层单元结构模型

由于非晶态合金的各种物理化学性能都与微观结构有关,而目前的实验手段尚不能完全确定其微观结构,为要深入研究结构与性能的关系,就必须借助于理想化模型,为此,本文在Bernal、Finney等人工作的基础上,对于由液态淬火制备的非晶态合金,提出可用双层单元结构模型来描述,并用此模型导出非晶态合金中类金属成分范围的上限约为30.47 at％,与已有实验结果甚为相符,又用此模型合理地解释了非晶态Fe-Si-B系合金中Tc极大值出现在类金属总成分约为25 at％左右等重要实验结果。     

生产梯度材料的双流浇注连续铸造方法

提出了一种双流浇注连续铸造的方法 ,用来生产合金成分随铸件截面连续梯度变化的结构材料 .该方法与传统连续铸造不同的是从两个中间包中同时浇注不同成分的两种金属液体 ,通过确保浇注时的物质和热量的稳态传输和结晶区的顺序凝固来实现铸件截面的成分连续梯度分布 .采用双流浇注半连续铸造方式对Al Si和Al Cu合金系进行了Al/AlSi,AlSi/Al和AlCu/Al3个系列的初步实验 ,通过调整铸造工艺参数 ,得到了合金成分随铸件截面连续梯度变化的合金 .试样的洛氏硬度、显微组织和成分分布有较好的对应关系 .该方法工艺过程简单 ,生产成本较低 ,有较好的开发前景 ,为解决材料在服役环境中不同部位要求不同性能这类问题提供了新的途径 ,为合金设计开辟了广阔的空间 .     

生产梯度材料的双流浇注连续铸造方法

提出了一种双流浇注连续铸造的方法 ,用来生产合金成分随铸件截面连续梯度变化的结构材料 .该方法与传统连续铸造不同的是从两个中间包中同时浇注不同成分的两种金属液体 ,通过确保浇注时的物质和热量的稳态传输和结晶区的顺序凝固来实现铸件截面的成分连续梯度分布 .采用双流浇注半连续铸造方式对Al Si和Al Cu合金系进行了Al/AlSi,AlSi/Al和AlCu/Al3个系列的初步实验 ,通过调整铸造工艺参数 ,得到了合金成分随铸件截面连续梯度变化的合金 .试样的洛氏硬度、显微组织和成分分布有较好的对应关系 .该方法工艺过程简单 ,生产成本较低 ,有较好的开发前景 ,为解决材料在服役环境中不同部位要求不同性能这类问题提供了新的途径 ,为合金设计开辟了广阔的空间 .     

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.     

Zr-Ti系高熵非晶合金研究进展

高熵非晶合金是指由5种及5种以上元素(近)等原子比组成,符合无序致密堆积的结构特点,且在非晶形成过程中满足热力学、动力学及结构条件的合金.高熵非晶合金兼具高熵合金的成分特征和非晶合金的结构特征,具有优异的综合性能,有作为结构功能材料的潜力.本文以Zr-Ti系高熵非晶合金为例阐述其发展现状,首先总结高熵非晶合金的成分设计思路和晶化行为,然后介绍高熵非晶合金的力学、耐磨、耐腐蚀、热氧化、热塑性成形等性能,最后展望高熵非晶合金的发展前景与前沿研究方向.     

静高压对Al/Fe-Mo-Si-B纳米合金多层复合材料的影响

工作已取得较大的进展.将这种薄带纳米合金与具有较好韧性的金属粘接,制成金属/纳米合金多层复合材料,既具有较好的力学性能,又不破坏纳米合金的结构和性能,因而有利于纳米合金材料的实际应用.研究静高压在多层复合材料的制备过程中对纳米晶体的形成、性能、金属/纳米合金界面相的形成及扩散反应速率的影响,在理论研究上和实际应用上都具有重要的意义.     

金属玻璃

有那么一种材料,结构很象玻璃,而成分主要是金属,这就是所谓非晶态合金,又名“金属玻璃”。初看上去,这种玻璃与大家熟知的硅酸盐玻璃没有什么相似之处,例如,它们中的大多数不是脆性的,且不为可见光所透射。可是,就其微观结构而言,它们明     

中国科学家在大块非晶材料领域的新进展

块体金属玻璃是通过现代冶金的方法, 抑制合金熔体的形核和长大, 保持液态的长程无序结构, 从而获得具有与玻璃类似结构的合金材料(称之为非晶化或玻璃化). 因而, 块体金属玻璃是兼有液体和固体、金属和玻璃特征的金属合金材料. 它具有许多独特、优异的物理、化学性能. 研究发现, 几乎所有的物质都可以被玻璃化, 但使金属合金玻璃化是最困难的, 因为金属合金的形核和长大过程非常快, 很难控制[1,2]. 因此, 虽然玻璃材料的制备和发展历史已有几千年, 但金属玻璃的历史只有几十年. 而且由于金属玻璃具有非同寻常的力学、物理和化学性能, 自它诞生以来就受到人们的广泛重视. 短短的几十年间, 金属玻璃已经在很多领域得到广泛应用. 同时, 金属玻璃材料的出现拓展了凝聚态物理的研究内容和视野, 金属玻璃为研究很多凝聚态物理问题提供了模型材料, 玻璃物理或非晶态物理已成为材料和凝聚态物理领域的前沿课题之一.     

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。     

合金化对Fe-Al金属间化合物价电子结构的影响

材料的显微结构与其原子杂化状态的价电子结构密切相关,这是材料的成分、结构和性能之间的本质反映。本文依据文献[1]所提供的计算方法,就Mo,Ti,Mn,Cu,Si,Ce对Fe_3Al合金价电子结构的影响进行了计算分析和研究,以期探索合金元素对Fe_3Al材料键络强度的影响。     

室温超高塑性和超高强度块体非晶合金材料

长期以来，探索同时具有高强度和大塑性的金属合金材料一直是材料领域追求的目标。但是，由于变形机制的限制，在提高材料强度的时候往往伴随着塑性的损失。这一趋势随着材料晶粒尺寸的减小变得愈加明显。当金届合金达到结构长程无序的非晶状态时，在室温下，其强度远远高于同成分的晶态金属合金，但是其塑性变形能力几乎完全丧失。其主要原因是非晶合金没有位错等缺陷，在变形过程中主要通过高度局域化并软化的剪切带来承担塑性应变，这导致非晶材料的脆性断裂。因此，非晶合金的脆性严重制约了它们作为高强度工程材料的广泛应用。中科院物理所汪卫华研究组几年来在非晶态合金材料的塑性变形方面做了较系统的研究，澄清了脆性材料断裂研究中一些重要科学问题.     

类金属含量对非晶合金形成能力的影响

由于非晶态合金具有许多优异的物理性能和化学性能,在材料科学领域内,受到科学家们越来越多的关注。尤其是对有重要发展前途的铁族金属(Fe、Co、Ni)-类金属非晶态软磁合金,已开展了相当广泛的实验研究。但对其非晶形成能力与类金属含量的关系的微观机理尚不够清楚。为此,本文试图从作者新近提出的“双层单元结构模型”出发,在文献[1,2]的基础上,进一步深入分析其“双层组合单元”的结构层次,探讨其类金属原子在模型中的具体分布,并从化学短程序键合强弱的观点,导出在金属-类金属三元系非晶合金中:当类金属总含量为     

超细Ni-B非晶态合金的退火晶化及其催化性能

采用Ｘ射线吸收精细结构（ＸＡＦＳ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、差热分析（ＤＴＡ）３种方法研究化学还原法制备的ＮｉＢ超细非超细非晶态合金在退火过程中的结构变化及结构与催化性能的关系。ＸＥＤ和ＸＡＦＳ结果表明,ＮｉＢ超细非晶态合金的退火晶化过程分两步进行,在３２５℃的退火温度下,ＮｉＢ超细非晶态合金晶化生成纳米晶Ｎｉ３Ｂ亚稳物相;在３８０℃或更高的退火温度下。绝大部分Ｎｉ３Ｂ进一步晶化分解生成金属Ｎｉ物相     

四元合金 A_x~ⅢB_y~ⅢC_(1-x-y)~ⅢD~v 的有序结构

随着分子束外延(Molecular-beam epitaxy,MBE)、金属有机化学汽相沉积(Metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)和有机金属汽相外延(Organometallic vaporphase epitaxy,OMVPE)等生长技术的出现,大量新型半导体合金和超晶格材料被制成。近年来出现的Ⅲ-V族四元合金因其独特的性能引起了人们广泛的重视。它们作为光电器件的基础材料已得到越来越多的应用。例如,利用In_0.5(Al_xGa_(1-x))_0.5P合金的宽带隙和形成双异质结构的性能,可制成短波长激光器和发光二极管;用GaInAs/AlGaInAs制成量子阱激     

机械合金化Fe_(60)Cu_(40)系的结构研究

机械合金化法是70年代发展起来的一种粉末冶金方法,其一是用该方法制备了多种新型亚稳材料,包括熔体急冷法无法制备的难熔金属的非晶合金(例如液态不互熔的两种金属)以及某些成分的非晶合金(如非共晶点附近的成分区域),因此该方法在制备非晶方面得到广泛应用;其二是该方法可以扩展某些非互溶金属的固溶范围。 Fe与Cu的原子半径几乎相等,化学亲和力以及其它的电化学性质都很相似,初级固溶理     

关于开展金属中内耗研究的初步意见

金属物理学是研究金属与合金的物理性质与其内在结构的关系的一门学科。金属中内耗的研究是进行金属物理学研究的一种新进方法。从金属物理学发展史上看,每一种重要研究方法例如显微镜和 X 射线分析法的采用,都把我们对于金属与合金的了解向前大大推进,因而新方法和新工具的研究对于科学研究的开展具有重要的意义。     

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。     

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。     

B,Zr和Si对FeAl合金微观缺陷的影响

B2型结构的长程有序金属间化合物FeAl具有良好的高温强度,优异的抗氧化性能、低密度和成本低等特点,而被公认为极有发展前途的结构材料.但FeAl合金的室温脆性是工程材料应用的主要障碍.铝含量大于40(at%)的FeAl合金室温下为沿晶断裂.FeAl合金不但晶界弱,而且晶内键合力也差,造成低的解理强度.例如Fe-36.5Al在室温下就表现为脆性穿晶解理破坏.合金化法是改善FeAl合金力学性能的重要途径.本文通过测量二元FeAl,