Zr基大块非晶合金的超塑性成形性能

研究了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5大块非晶合金的过冷温度区域范围、时间—温度—转变曲线及其在过冷温度区域的力学行为,并在此基础上,对精密凸轮零件进行了模锻成形实验,分析了不同温度和应变速率对成形结果的影响。结果表明:Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5大块非晶合金在635.6～710.4K的过冷区域范围内,其应变速率敏感系数接近1,具有良好的超塑性性能;较理想的超塑性成形温度为653～668K,应变速率为5.0×10-4～5.0×10-3s-1。在温度为668K、应变速率为5.0×10-4s-1的工艺条件下,非晶合金的可成形时间大于1000s,最大流动应力小于70MPa。

大块非晶合金制备原理与技术

利用形核理论,对大块非晶合金的形成条件、控制因素、合金成分设计思路、制备原理与技术等进行了分析与讨论。非均匀形核的避免和均匀形核的抑制是大块非晶合金成功制备的充分必要条件,前者要通过外部熔炼条件的有效控制来实现,包括:熔炼提纯、合理的冷却介质和惰性气氛保护等;后者要通过合理的成分设计来实现,包括:多组元、高原子尺寸比、大负混合热、低熔点组元或低熔点共晶。

铁基大块非晶合金的发展现状

概述了铁基大块非晶合金优异的力学性能、磁学性能、耐蚀性能和电学性能及其在实际工程上的应用前景。介绍了铁基大块非晶合金晶化研究的最新成果和结晶动力学,包括晶化对非晶合金性能的影响和变温结晶转变中晶化激活能的计算方法,并找到了一种计算变温晶化激活能的新方法,即Starink法。求晶化激活能时,Starink方程最佳,Kissinger方程次之,Boswell方程再次之,Ozawa方程最差。

Zr基大块非晶合金的摩擦磨损性能

研究了以等电子浓度和等原子尺寸为依据设计的 6种不同成分的非晶合金以及同非晶合金成分相同的 4种晶态合金在干摩擦条件下同 GCr15钢对摩时的摩擦磨损行为 .结果表明 :6种不同成分非晶合金的摩擦系数相近 ,均在0 .5～ 0 .6范围以内 ;4种晶态合金的摩擦系数均在 0 .4～ 0 .5范围内 ,相同成分的晶态合金的摩擦系数比非晶合金的低 ,且显微硬度和耐磨性较高 ;非晶合金的磨损机制主要为塑性流变 ,晶态合金的磨损机制主要为脆性断裂以及磨粒磨损 .

Zr-Al-Ni-Cu大块非晶合金的变温晶化行为研究

研究了Zr-Al-Ni-Cu大块非晶合金在连续升温过程中的晶化行为。结果表明,随升温速度的加快,特征温度Tg,Tx,Tp均向高温区移动,晶化热焓增加,过冷温度区间扩大,并且峰值温度Tp对应的晶化体积分数减少。利用Kissinger曲线和Doyle曲线法计算合金的变温晶化激活能E,结果表明,晶化激活能随晶化过程的进行,其值先增加后降低,并且在晶化即将结束时,晶化激活能急剧降低。采用Kissinger曲线计算晶化激活能,由于特征温度在不同的加热速度下对应的晶化体积分数发生变化,从而导致了激活能计算值的偏大。

Zr基大块非晶合金成分的等电子浓度和等原子尺寸判据

制备了 ６种合金Ｚｒ６５．５Ａ１５．６Ｎｉ６.５Ｃｕ２２．４，Ｚｒ６５．３Ａｌ６．５Ｎｉ８．２Ｃｕ２０，Ｚｒ６５Ａｌ７．５Ｎｉ１０Ｃｕ１７．５，Ｚｒ６４.８Ａｌ８.３Ｎｉ１１.４Ｃｕ１５.５，Ｚｒ６４.５Ａｌ９.２Ｎｉ１３.２Ｃｕ１３.１ 和 Ｚｒ６３.８Ａｌ１１.４Ｎｉ１７.２Ｃｕ７.６，共晶成分位于合金 Ｚｒ６４.５Ａｌ９.２Ｎｉ１３.２Ｃｕ１３.１ 和合金 Ｚｒ６３.８Ａｌ１１.４Ｎｉ１７.２Ｃｕ７.６的成分之间 这６种合金均显示了非晶相的形成和较宽的过冷液相区范围 ＡＴｘ 值．以及较大的约化玻璃转变温度 Ｔｒｇ 值，除合金Ｚｒ６３.８Ａｌ１１.４Ｎｉ１７．２Ｃｕ７.６的Ｔｘ值为 ８７ Ｋ外．其余５种成分合金的Ｔｘ值均在 ９７ Ｋ以上．最宽的达 １０５ Ｋ，表明这 ６种合金是一个具有大玻璃形成能力和高热稳定性的非晶合金系列，合金Ｚｕ６３.８Ａｌ１１.４Ｎｉ１７.２Ｃｕ１７.６是 ６种合金中玻璃形成能力和热稳定性最高的．其 Ｔｇ、Ｔｘ和Ｔｒｇ值最高Ｉｎｏｕｅ非品合金Ｚｒ６５Ａｋ７.５Ｎｉ１０Ｃｕ１７.５并不是最佳非晶成分，提出以等电子浓度和等原子尺寸规律作为设计大块非晶合金成分的判据。

大块非晶合金力学性能研究进展

对大块非晶合金力学性能研究领域的最新进展进行了综述 .介绍了新型不同系列大块非晶合金的结构和成分特点 ,特别是与传统晶态合金相比 ,相同成分的大块非晶合金具有优异的力学性能 ,其弹性比功、拉伸断裂强度、压缩断裂强度、弯曲断裂强度、摆锤冲击断裂能、断裂韧性和弯曲疲劳强度均较高 .同时 ,对此类合金的应用前景进行了简要评述 .

Zr基大块非晶合金的微区变形及力学性能

利用纳米压痕仪、扫描电镜等研究了Zr基大块非晶合金在纳米压痕条件下的变形及力学性能。Zr基大块非晶合金在纳米压头作用下以弹性塑性方式变形 ,载荷—位移曲线及压痕周边多重剪切带 (堆起或波纹状 )的特征证明了塑性变形的存在。冷却速度、第二相及退火等因素影响非晶合金的压痕硬度HV和弹性模量E ,冷却速度小的试样或部位 (如试样中心 )的HV ,E值略高 ;离第二相 (W丝 )越近 ,HV ,E值越高 ;退火处理提高非晶的HV ,E值 ,同时退火与第二相还明显改变压痕周边的变形状态及塑性变形量的大小 ,退火显著减小塑性变形量 ,使压痕周边凹陷 ,而第二相使压痕堆起消失。对塑性变形机理进行了初步分析。

大块非晶合金过冷液相区的超塑性流变行为

大块非晶合金在过冷液相区内较低应变速率变形条件下呈现出牛顿型流变状态,并获得最佳塑性。其流变机制为一种与聚合物体系及无机玻璃相似的动力学行为。由于在超塑性流变过程中非晶相伴随有晶化现象的发生,因此,大块非晶合金的粘滞流变是一种非晶相-晶化相复相结构的变形行为。

大块非晶合金的热物性及冷却过程的数值模拟

对大块非晶合金Zr4 1Ti14 Ni10 Cu12 .5Be2 2 .5(摩尔分数 )的比热容和导热系数进行了测量 ,发现在 15～ 35 0℃范围内 ,其比热容和导热系数随温度的增高而增大 ,二者的变化范围分别为 0 .386～ 0 .485kJ/ (kg·℃ )和 4.80～ 7.74W/ (m·℃ )。在深过冷区域的比热容和导热系数分别是 0 .5 9kJ/ (kg·℃ )和 9.5 5W / (m·℃ )。在对此合金的比热容和导热的系数测量和分析的基础上 ,利用这些参数对其冷却过程进行了数值模拟 ,并用楔形试样进行了验证。利用数值模拟可以预测Zr4 1Ti14 Ni10 Cu12 .5Be2 2 .5合金在水冷铜模铸造过程中的冷却速度 ,并依此判定是否能够获得非晶态铸件。

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)大块非晶合金的超塑性挤压成形性能

通过示差扫描量热分析确定了Zr55Al10Ni5Cu30大块非晶合金的过冷温度区域范围, 采用应变速率突变压缩实验分析了合金在450℃时的力学性能, 研究了合金在不同挤压速度、不同真空度等工艺条件下的挤压成形性能。结果表明: Zr55Al10Ni5Cu30大块非晶合金的玻璃化转变开始温度Tg 为422.4℃, 晶化开始温度Tx 为482.4℃; 在450℃、应变速率小于5×10-3 s-1的条件下, 合金的流动应力小于 40 MPa; 在挤压速度为 0.002~0.004mm/s范围内挤压时, 合金的最大挤压载荷变化较小; 在挤压温度为450℃时, 合金的最大挤压力随着真空度(2~2×10-3 Pa)的提高而增加; 大块非晶合金在超塑性成形时呈现出比一般金属材料更大的摩擦阻力。

铁基大块非晶合金的摩擦磨损性能研究

采用电弧熔炼、铜模吸铸法制备Fe基大块非晶合金,利用球-盘式摩擦磨损试验机进行干摩擦磨损试验,研究了铸态Fe基大块非晶合金的摩擦磨损行为及热处理对其耐磨性的影响,利用扫描电子显微镜观察合金磨损表面形貌,分析了Fe基大块非晶合金以及相同成分晶态合金的磨损机理.结果表明:在本试验条件下,铸态Fe基大块非晶合金的耐磨性高于相同成分的晶态合金,热处理可以有效提高铸态Fe基大块非晶合金的耐磨性,在保持完全非晶状态的前提下,退火态非晶合金的磨损率较铸态非晶合金减小约40%;材料的结构和性能对合金的摩擦系数影响不大,当进入稳定阶段后Fe基大块非晶合金的摩擦系数稳定在0.58左右;不同处理状态的Fe基大块非晶合金和相同成分晶态合金的磨损机制不同,非晶合金的磨损机制以疲劳磨损为主兼有磨粒磨损,相同成分晶态合金的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共同作用的结果.

大块非晶合金的研究进展

概述了大块非晶态材料的发展历史及该领域的最新研究进展,并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制。介绍了大块非晶合金的制备方法,并比较了其产业化的可行性。同时综述了大块非晶合金优异的性能和应用前景。

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的制备及其力学性能

利用电弧炉制备一系列(Zr51.6Cu48.4)100-xAlx(x=6.0～10.0,摩尔分数,%)大块非晶合金,利用示差扫描量热仪、X射线衍射仪和金相显微镜研究Al的含量对其非晶形成能力的影响。结果表明:当铝的含量为9.0%时,合金具有最优的非晶形成能力。适量铝的加入不仅能够抑制初生相CuZr的析出,而且还能有效地抑制其长大。临界冷却速率的经验公式计算结果显示该合金的临界冷却速率为10K/s,室温压缩力学性能显示其断裂强度为1.9GPa,且有0.5%的塑性变形,断裂方式为韧性剪切断裂。

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。

FeCoNbSiBCu大块非晶合金的热稳定性与晶化过程研究

用差示扫描量热分析和原位高温X射线衍射研究了(Fe36Co36Nb4Si4.8B19.2)100-xCux(x=0,0.5,0.6,0.7)大块非晶合金的热稳定性及其晶化过程。结果表明,微量Cu显著改变了Fe36Co36Nb4Si4.8B19.2大块非晶合金的晶化过程,无铜合金表现出单一尖锐晶化峰,而含铜量原子分数为0.5%,0.6%和0.7%的晶化过程分为四个阶段,Cu的加入提高了非晶合金纳米析出相的热稳定性。原位X射线衍射研究表明,FeCoNbSiBCu大块非晶合金初始晶化相为bcc-FeCo并于930K转变为bcc-Co7Fe3相。Cu添加后bcc-Co7Fe3的晶化表观激活能由460.41kJ/mol升高至545.69kJ/mol。用谢乐公式计算样品在840K保温17.5min的平均晶粒尺寸为22.3nm。

Zr-Ti-Cu-Ni-Be大块非晶合金等温晶化过程相分离研究

利用差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)对 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5 (at%)大块非晶合金的等温晶化 过程和析出相进行了研究。结果表明,大块非晶合金在等温晶化过程中表现出多阶段相析出行为,并且在不同的晶化 阶段,析出相也有所不同。在第 1 个晶化阶段,析出相主要是体心四方(b.c.t)结构的 Zr2Cu 相;而在晶化的第 2 个阶段,晶化相主要为简单六方结构的 ZrBe2相。从一定程度上证实了 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金在发生晶化时 会形成富 Zr 区和富 Be 区,即有相分离的趋势。XRD 测试的结果也证实了非晶合金在发生完全晶化时,主要的晶化产 物为 Zr2Cu 和 ZrBe2相。

大块非晶合金研究进展

非晶合金具备优异的物理化学性能,在电子、机械、化工、国防等领域具有广泛的应用前景。本文从非晶合金体系,非晶形成机理、形成能力、制备方法、性能特点与应用等方面回顾了块体非晶合金的研究进展,分析了推进块体非晶合金应用而当前需要着重努力的方向。

Johnson锆基大块非晶态合金的研究应用现状

介绍了Johnson锆基大块非晶态合金的发展历史、产品和市场应用。重点介绍了这种新合金的各种独特性能 ,以及围绕它的各种性能进行的产品开发和市场应用。

放电等离子烧结铁磁性大块非晶的晶化处理及其磁性能研究

采用放电等离子烧结的方法制备出Fe67Co9.5Nd3Dy0.5B20大块非晶合金,且具有很好的非晶性能。用DTA热分析得到合金的第一次晶化结束温度为650℃。在650℃下保温10min退火热处理后,合金出现了较好硬磁性,合金的最大磁能积达61kJ/m3,粉末颗粒的大小对合金的磁性能影响不大。Nd1.1Fe4B4相的析出也对矫顽力有一定影响。