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.     

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     

脆性非晶合金断裂面的纳米周期结构

中国科学院物理研究所汪卫华小组在非晶材料断裂机理的研究中获得新进展．他们发现在一些脆性非晶合金的断裂面会形成非常规则、反常的具有纳米周期条纹结构，深入观察表明这些脆性断裂在微观上是塑性断裂过程．同时，他们通过进一步地分析和计算成功对这种周期性条纹形貌产生的原因进行了解释．相关工作在线发表于2007年6月8日的《物理评论快报》（Physics Review Letters）第23期上．     

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.     

质子辐照对Zr41.5Ti14.9Cu12.6Ni10.5Be20.4大块非晶合金结构弛豫的影响

通过X射线衍射(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)和电阻率的变化研究了质子辐照对Zr_41.5Ti_14.9Cu_12.6Ni_10.5Be_20.4大块非晶合金结构弛豫的影响. 结果表明, 在203 K时, 以质子的能量为160 keV、剂量为1.65´10¹⁶粒子/cm²辐照后, Zr_41.5Ti_14.9Cu_12.6Ni_10.5Be_20.4大块非晶合金发生了明显的结构弛豫; 而经质子能量为160 keV、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, Zr_41.5Ti_14.9Cu_12.6Ni_10.5Be_20.4大块非晶合金形成了更稳定的玻璃态.     

脉冲电流对Zr基大块非晶玻璃转变行为及晶化动力学的影响

用DSC分析方法从动力学角度研究了脉冲电流对Zr基大块非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响. 结果表明: Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni_10.3Be_21.4大块非晶合金经过脉冲电流低温处理后, 其玻璃转变温度Tg, 起始晶化温度Tx和各晶化峰的峰值温度Tpi都显著降低, 但过冷液相区DT基本不变. 用Kissinger 方程进行计算的结果表明, 经脉冲电流低温处理后, Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni_10.3Be_21.4大块非晶合金玻璃转变的表观激活能明显降低, 而晶化的表观激活能基本保持不变. 脉冲电流对Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni10.3Be21.4大块非晶玻璃转变行为和晶化动力学的影响与脉冲电流处理所导致的结构弛豫有关.     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni1oBe22.5块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变,在加热过程中这种转变是不可逆的.在研究高压下Zr41 2Ti1 3 8CU1 2 sNi1oBe22 5块状非晶合金晶化过程时,发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变.这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相.     

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。     

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。     

高压加热过程中Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变,在加热过程中这种转变是不可逆的．在研究高压下Ｚｒ４１．２Ｔｉ１３．８Ｃｕ１２．５Ｎｉ１０Ｂｅ２２．５块状非晶合金晶化过程时,发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变．这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相．     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变, 在加热过程中这种转变是不可逆的.在研究高压下Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5块状非晶合金晶化过程时, 发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变. 这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相.     

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.     

非晶合金在低地球轨道环境中的服役性能研究进展

随着人类航天技术的进步,对航天材料也提出了越来越高的要求,非晶合金(metallic glass, MG)由于其长程无序的特殊结构,有应用于低地球轨道(low earth orbit, LEO)上的巨大潜力。文章介绍了LEO中存在的导致材料失效的主要因素及其产生机制和作用机制,以及航天领域常用的材料种类及其特点;阐述了MG的发展历史、特点及应用前景;分别总结了MG在原子氧、热循环和空间辐照这些不利因素下的结构稳定性和性能稳定性,并以此来评价MG应用于LEO中的可行性;最后展望了未来MG在LEO环境中稳定性的研究方向。     

块体非晶合金中变形引起的结构演化

块体非晶合金虽然具有优越的综合机械性能,然而室温塑形的缺失极大地限制了它的工程应用前景.为此科学家们关注于非晶合金的变形机制以求在理解其变形机制的基础上,探索提高块体非晶合金塑形的方法.块     

Ni77P23非晶合金的压缩行为及状态方程

利用同步辐射高能X光散射方法, 研究了室温下非晶合金Ni₇₇P₂₃的压缩行为, 得到了直至30.5 GPa压力的状态方程: -ΔV/V₀=0.08606P-3.2×10^-4P²+5.7×10^-6P³. 研究表明, 从零到实验所达到的30.5 GPa压力范围内, Ni77P23非晶合金的结构保持稳定. 该非晶合金的P-V关系满足Birch-Murnaghan方程.     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金中的非晶—晶化—非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶的转变,在加热过程中这种转变是不可逆的。在研究高压下Nr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金晶化过程时,发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变。这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相。     

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...     

第10届块体非晶合金国际会议在上海举行

<正>块体非晶合金的研究是以理论与实践为基础,整合了材料科学、物理学、数学、力学等学科,进而开展交叉领域的新材料研究。为此,各个国家的研究人员渴望能有一个平台进行学术上的交流。每18个月举行一次的"块体非晶合金国际会议"为各领域科学家的交流提供了一个非常好的平台。自2000年开始,该会议已先后在新加坡、中国、美国、日本、韩国等国家举办了9届。2014年6月1—5日,由上海大学主办的第10届块体非晶合金国际会议如期举行。     

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。     

钯镍合金粒子负载的多壁纳米碳管储氢材料在温和条件下的储氢行为

采用新型的溶胶法, 制得了一种PdNi₁₈合金纳米粒子, 将这种纳米粒子负载到经过特殊预处理的多壁纳米碳管上, 得到了一类具有良好储氢性能的PdNi₁₈/MWCNTs复合材料. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测试表明, PdNi₁₈合金纳米粒子均匀地分布在载体表面上, 粒径约为3 nm. 储氢结果显示, 该复合材料在室温、1.5 MPa条件下储氢量可高达2.3%(质量分数).