Zr基与Ti基非晶合金的不同划痕变形行为

采用痕法研究了Zr47.9Ti0.3Ni3.1Cu39.3Al9.4与Ti40Zr25Be30Cr5两种非晶合金的塑性变特征,考查了载荷与痕速度对塑性变特征的影响.结果表明两种铸态非晶合金样品的剪切带表现出同的特征：Ti非晶合金在痕两侧剪切带现分枝特征,随着载荷和痕速度的增加,出现多重分枝和混乱分特征;而Zr非晶合金的剪切带特征以一次剪切带为主,随载荷和痕速度增加,剪切带特征向单一、平滑趋势转变.进一研究了弛豫对Zr非晶合金痕变特征的影响,发现弛豫使Zr非晶合金剪切带向分枝特征转变.从自由体积观点探讨了两种合金中同剪切带特征的和演制.     

制备工艺对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料准静态压缩性能的影响

利用WDW-E100D型万能试验机和S-4800场发射扫描电镜,研究了不同工艺制备的多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩性能和断口形貌特征. 结果表明:制备工艺决定多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩强度,当工艺参数非晶合金浇注温度为860℃,浇注后保温6min时最佳.多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩断裂为脆性断裂.断口形貌特征主要包括多孔SiC陶瓷产生解理台阶,Zr基非晶合金产生尖脊状、细脉状等不同形态的脉状花样.     

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．     

Zr基非晶合金超塑性成形工艺研究

采用感应耦合等离子体刻蚀工艺制备了微型硅模具,基于硅模具研究了非晶合金Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5的超塑性微零件成形工艺.采用差示扫描量热仪测定了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5的过冷液相区间为360～440℃,在过冷液相区间热压成形非晶合金微零件、机械研磨去除零件飞边和采用40%的KOH溶液腐蚀去除硅模具,得到非晶合金微型零件.自主研制了成形设备,仿真分析与实验相结合,解决了成形过程中设备的温度控制问题,比较分析了不同温度下的成形结果,实验与仿真结果符合较好.在410℃条件下成功制备出模数0.03、齿数66和厚度500μm的微型内齿轮,齿形轮廓清晰,X射线衍射仪扫描结果显示该微齿轮为非晶结构,从而验证了采用该工艺制备微型零件的可行性.     

Fe基块体非晶合金在纳米压入过程中的变形行为

摘要Fe基块体非晶合金具有极高的强度但通常表现出显著的宏观脆性,因此用常规拉伸、压缩等方法对这类合金的塑性变形行为和机理的研究具有很大困难．利用纳米压入和单轴压缩方法研究了Fe52Cr15Mo9Er3C15B6块体非晶合金的变形行为,考查了不同加载速率和不同晶化程度对变形行为和力学性能的影响,结果表明铸态和不同晶化程度样品在所研究的加载速率范围内的塑性变形过程中均未出现锯齿流变现象．用剪切带的时间和空间特性探讨了这种Fe基块体非晶合金在纳米压入过程中的特殊变形行为及其形成机制．     

成分调制对锆基块体非晶合金力学性能的影响

研究了Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金中Zr元素含量变化对合金力学性能的影响.利用X射线衍射仪和透射电子显微镜表征合金的结构;利用差示扫描量热仪研究非晶合金的热学性能;采用万能试验机测试材料的压缩力学性能;采用扫描电子显微镜观察压缩变形后试样的剪切带形貌.研究结果表明:随着Zr元素的摩尔分数从66%增加到70%,压缩塑性变形量从3%提高到11%,合金表面的剪切带密度明显增大,非晶合金的塑性变形能力提高.随着Zr元素含量的增加,非晶合金的弛豫热明显增大,自由体积含量增多,有利于多重剪切带的形成,从而增大了合金的塑性变形能力.     

块体非晶合金的室温力学行为研究新进展

块体非晶合金由于具有优异的力学性能、物理性能、化学性能,从而得到广泛研究.本文综述了块体非晶合金室温力学行为研究的最新进展,详细介绍了块体非晶合金的室温塑性、屈服行为以及变性机制.     

高速冲击载荷下块体Zr基非晶合金断裂行为研究

利用自制高速冲击加载实验装置(ε104 s-1)研究了块体Zr基非晶合金的室温断裂行为;利用扫描电子显微镜对冲击后块体Zr基非晶合金进行微观形貌分析,对比研究了其在高速冲击载荷下ε约为102～103 s-1时断裂行为的差异.研究结果表明:高速冲击载荷下,块体Zr基非晶合金断面表现为类蜂窝状花样、胞腔状花样、脉状花样、熔覆和液滴等形貌;与ε约为102～103 s-1时相比,块体Zr基非晶合金在高速冲击载荷下的断口形貌更为粗糙,脉纹花样方向杂乱,主剪切带黏度降低程度更大,熔覆和液滴形貌尺寸更大,类蜂窝状花样底部具有微孔洞、非晶碎粒和裂纹.     

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．     

无钎焊料与Zr基块状非晶合金的润湿行为

通过座滴法研究了Sn-In、Sn-Bi和Sn-Ag-Cu三种焊料分别与块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿行为.结果显示在三种焊料中,Sn-In对块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿性最好,而Sn-Bi焊料对块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿性最差.利用扫描电镜研究了Sn-In焊料与块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的界面特征,其界面处有化合物出现.     

Zr-Cu-Al三元合金大块金属玻璃的形成能力及热稳定性

用水冷铜模吸铸的方法制备了直径为3mm的Zr85-xCuxAl15（x=25、30、35、40和45）合金棒．用X射线衍射（XRD）、差分扫描量热（DSC）和差分热分析（DTA）测试,结果表明：Zr55Cu30Al15和Zr50Cu35Al15,为完全非晶,且Zr50Cu35Al15为近共晶成分,其玻璃形成能力和热稳定性最佳．运用Miedema半经验模型对该合金系的非晶形成焓进行了理论分析计算,其结果与实验基本符合．     

大块非晶合金热塑性成形的研究进展

介绍了大块非晶合金的特性及其应用,对大块非晶合金的热塑性成形原理、技术及其研究进展进行了详细的综述,并展望了大块非晶合金热塑性成形的发展趋势。     

混凝土剪压强度相关性规律理论研究

将混凝土剪压（包括剪拉）强度相关性规律统一表达为三参数椭圆公式或两参数椭圆公式其中,三参数椭圆公式符合某些试验结果：而两参数椭圆公式,或是由三参数椭圆公式简化而来,或是由双参数强度准则导出的,将它们分别与试验公式作了比较,其中之二也是可用的     

块体金属玻璃微磨削加工的温度场仿真

建立单颗磨粒微磨削的正交切削模型和玻璃金属的本构关系方程,采用有限元工艺仿真系统对块体金属玻璃进行微磨削加工的温度场仿真,从而得到块体金属玻璃在微磨削过程中的温度以及温度变化趋势,进而观察其磨削温度是否达到块体金属玻璃的玻璃转变温度.因此,对玻璃金属磨削加工过程的温度仿真可以有效预测非晶表面是否有晶化现象的发生.改变微磨削加工参数,对块体金属玻璃的各个磨削区的温度变化趋势进行观察.通过仿真实验发现,块体金属玻璃的最高磨削温度发生在磨粒前刀面与磨屑接触的区域,即第二变形区.     

氧对Zr50Cu40Al10块体金属玻璃晶化动力学的影响

利用不同锆原材料、采用电弧炉坩埚倾斜铸造法制备了具有不同氧含量的Zr50Cu40Al10三元锆基块体金属玻璃,研究了氧对合金热稳定性及晶化动力学的影响.研究结果表明:合金的热稳定性随其氧含量的增加而降低,但晶化表观激活能却随氧含量的增加而增加;氧是通过提高晶化反应速率常数而降低合金热稳定性的,热稳定性与反应速率常数之间存在良好的对应关系,反应速率常数可以较好地表征具有强烈动力学效应的块体金属玻璃晶化过程;氧提高合金晶化反应速率常数的原因是由于它增大了反应的频率因子.     

锆基非晶合金激光微织构处理及摩擦磨损性能

研发了一种基于纳秒激光表面微织构的功能化表面制备工艺.此工艺将激光表面加工与低温热处理相结合,先使用一定工艺窗口下的激光加工过程实现非晶合金表面微观形貌的织构化,再使用低温热处理过程调控激光织构非晶合金的表面能/表面化学.研究结果表明:激光加工与低温热处理共同作用下制备的非晶合金表面展现出了表面微纳结构与表面化学的改变,从而实现了超亲水向超疏水特性的转变.同时,微摩擦实验结果表明激光织构化超疏水表面可以在润滑介质的帮助下有效提升其抗摩擦磨损性能.     

铁基金属玻璃涂层在无铅钎料中的耐腐蚀性及机理

选用Fe基非晶合金粉末(含有Cr、Mo、Ni、P、B、Si),采用等离子喷涂方法在Q235基体上制备了金属玻璃涂层.在自行设计的腐蚀实验装置中将Q235钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和覆有Fe基金属玻璃涂层的Q235钢浸入450,℃的高温液态无铅钎料Sn-3.5,Ag-0.5,Cu中进行腐蚀,利用扫描电子显微镜微观分析了腐蚀后的微观形貌及腐蚀产物.研究结果表明:相同实验条件下,Q235钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢表面均腐蚀严重,断面微观组织分为钎料层、腐蚀层和基体层.其中Q235钢的腐蚀剧烈,腐蚀层成分为FeSn2;1Cr18Ni9Ti不锈钢腐蚀较严重,腐蚀层成分为(Fe,Cr)Sn2.Q235基体表面的Fe基金属玻璃涂层腐蚀前后断面微观形貌变化不大,没有出现明显的腐蚀分层,表现出了非常好的耐高温无铅钎料腐蚀的能力.     

厚壁圆筒中多条绝热剪切带自组织行为数值模拟

针对304L不锈钢厚壁圆筒内聚压缩过程中出现的多条绝热剪切带自组织行为开展数值模拟研究.在宏观本构中通过引入概率因子描述材料内部微观结构导致的屈服应力分布不均匀性,数值模拟成功再现厚壁圆筒内聚压缩过程中多条绝热剪切带的起始和传播过程.实验研究发现,厚壁圆筒内绝热剪切带的发展方向在45°和135°两族中出现一族占优的“单旋性”现象.304L不锈钢柱壳初始样品的微观表征结果显示,柱壳内表存在一个加工硬化层,该加工硬化层内材料的晶粒表现出特定取向的旋转和损伤特性.数值建模中,使用带有特定取向的周期性单旋扰动描述加工层内晶粒特定去向的旋转、损伤特性,模拟结果成功再现厚壁圆筒中多条剪切带的单旋模式.