不同热流流场下低温超音速喷涂Al基金属玻璃粉体的晶化行为

采用基于拉格朗日法的数值模拟与试验测试相结合的方法获得了Al基金属玻璃粉体与丙烷-空气、煤油-氧气及高温空气三种热流交互作用的气固双相流流场状态;同时,结合Al基金属玻璃粉体基本热物性测试,阐明了热流流场诱发粉体加速、温升及晶化转变的特性演化规律。结果表明:不同的热流流场环境下产生不同的温度场,有助于玻璃粉体加速沉积成形。煤油-氧气热流流场会诱发粉体析出Al 2Y等有害相,甚至出现熔化与气化现象。高温空气热流无法消除Al基金属玻璃粉体的固有脆性,难以发生高塑性畸变沉积成形。丙烷-空气热流可将Al基金属玻璃粉体调控至热塑态温度区间,充分利用其在该区间的高塑性、低黏度特性,既能实现高效沉积又可控制晶化转变,是实现Al基金属玻璃最大限度原态沉积的理想热流源。

Al基块体金属玻璃的研究进展

Al基金属玻璃具有高强度、高韧性、良好的耐蚀性,特别是其比强度高达330kN·m/kg,作为新结构材料在航空航天领域具有潜在的应用前景。近年不仅研发出了具有大过冷液相区以及能形成块体金属玻璃的Al基合金,还通过粉体温热固化成形工艺实现了Al基金属玻璃的大块体化,推动了其在实际生产中的应用。简述了有关Al基金属玻璃合金的玻璃形成能力、过冷液体热稳定性、力学性能及其粉末烧结体的组织和性能等方面的最新研究进展,并对其发展存在的问题进行了探讨。

Ni和Y影响Al-Ni-Y金属玻璃形成能力的本征机理

为了揭示Ni和Y元素对Al-Ni-Y三元金属玻璃的玻璃形成能力影响的本征机理,且基于费米面和伪布里渊区理论,提出了Ni和Y元素对Al-Ni-Y三元金属玻璃的玻璃形成能力的影响分为两种情况:Ni原子通过Al和Ni原子之间的电子轨道杂化效应,改变费米面直径(2KF),从而影响Al基金属玻璃的玻璃形成能力;Y原子通过整体原子的静态结构,改变伪布里渊区(KP),最终影响Al基金属玻璃的玻璃形成能力.费米面和伪布里渊区尺寸通过电子能量损失谱(EELS)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)获得.研究表明,当两者相互作用机制满足2KF=KP,条件时,费米能级处电子态密度最低,金属玻璃整体结构的稳定性达到最佳.在此基础上,提出了δ=KP-2KF判据用于衡量Al-Ni-Y三元金属玻璃的玻璃形成能力,该判据在实验上得到验证.