退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响

采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.

内生枝晶增塑锆基块体金属玻璃复合材料

利用熔体水淬法制备了内生bccβ-Zr固溶体增塑的Zr56．2Ti13．8Nb5．0Cu6．9Ni5．6Be12.5块体金属玻璃基体复合材料．β相呈发达的树枝状,体积分数约为30％．室温单轴压缩时,复合材料失效前的纯塑性应变达到10．2％,并具有2．0％的弹性应变极限和1788 MPa的极限断裂强度．显微观察表明,压缩变形后的试样表面均匀分布着大量波浪形剪切带．

熔体处理温度对块体金属玻璃基复合材料组织和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法在不同的熔体处理温度下制备出直径3 mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)96Fe4合金试样,研究了熔体处理温度对(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)96Fe4块体金属玻璃基复合材料的力学性能和组织的影响。结果表明,熔体处理温度降低,复合材料的晶化趋势增加,压缩断裂强度和塑性应变增加。铸造电压7 kV时制备的试样其塑性应变达5.85%,并呈明显的"加工硬化"现象,压缩断裂强度达到2 203 MPa。通过调控熔体处理温度,制备出铸态内生球形金属间化合物/块体金属玻璃基复合材料,而且铸态内生球形金属间化合物相在不降低复合材料的断裂强度的同时却能显著地改善复合材料的塑性,并对其增塑机制进行了分析。

块体金属玻璃基复合材料在拉伸荷载下的剪切带演化模拟

利用随机吸附算法构建了块体金属玻璃基复合材料的三维多颗粒单胞模型;借助自由体积本构模型,可以较好地描述块体金属玻璃变形中剪切带的萌生与扩展;引入周期性边界条件,保证了单胞模型应力及位移的连续性同时避免过度约束;在商业软件ABAQUS中对块体金属玻璃基复合材料在单轴拉伸载荷下的变形行为进行了有限元模拟,与实验结果进行对比验证了本文所采用的有限元模型的准确性,同时分析了材料变形过程中其内部剪切带的萌生及扩展演化规律。通过改变单胞模型中颗粒的体积分数、颗粒大小以及颗粒强度构建了不同微结构特征的块体金属玻璃基复合材料的细观模型,从而模拟研究了复合材料的细观结构对其拉伸载荷下剪切带的演化及变形行为的影响。

一种铈(镧)基块体金属玻璃纳米压痕蠕变行为的加载速率敏感性

通过球形压头纳米压痕蠕变实验研究了加载速率对{(Ce0.2La0.8)0.78Ni0.22}75Al25块体金属玻璃室温蠕变变形的影响。结果表明:该Ce(La)基块体金属玻璃的蠕变变形量随着加载速率的增加而增大。此外,根据经验幂律函数计算出了材料室温蠕变应变速率敏感系数m,当加载速率从0.8 m N/s增大到80 m N/s时,m从0.028逐渐增长到0.079,显示出显著的压痕加载速率敏感性。研究表明,这是由于高加载速率条件下,压头周围材料内部多重剪切带被激活并扩展导致材料软化引起的。另外,这些m值都远小于1,表明材料在室温下的纳米压痕蠕变行为是非均匀的。

超高比强度铝基块体金属玻璃面世

金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室王建强研究组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作，在A;基金属玻璃的结构和玻璃形成能力等方面进行了多年的研究探索。最近取得了重要进展。他们在Al-TM（过渡金属）-RE（稀土）为基础的三元合金系中计算出两种分别以TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构，通过团簇致密堆垛结构的耦合进行了合金的成分设计，在Al—Ni—Co—Y—La五元合金体系中获得了11mm直径的铝基金属玻璃棒材（铝含量达86at．％）。这是国际上首次报道通过熔体直接浇铸制备出单一非晶相的铝基块体材料。

四元锆基块体金属玻璃

在最近十几年来开发了为数众多的新型多元块体非晶合金，这些合金都具有低的临界冷却速度（～10K／s）和直径大至70mm左右的完全非晶态棒材。新近开发的Zr56Cu22Fe8Al12四元锆基合金具有很好的玻璃形成能力和压缩变形塑性，是一种很有发展前景的非晶态合金，因此日本国立材料科学研究所新近进一步研究了这一非晶态合金的改良效果，通过添加微餐Co和Ag对其性能的影响。研究用的合金是采用高纯度金属锆、铜、银、钴、铁和铝配成的原料，

超高比强度铝基块体金属玻璃面世

近日，科学家通过熔体直接浇铸制备出单一非晶相的铝基块体材料。通过压缩实验获得了块体材料的断裂强度数据（比强度可达3．3×10^5Nmkg-1），并观察到了单一剪切带控制的形变与断裂机制。相关工作发表在《材料快报》上。据悉，相关工作在国际上属首次报道。

超高比强度铝基块体金属玻璃面世

近日，沈阳材料科学国家（联合）实验室王建强研究组与美国约翰霍普金斯大学教授马恩合作，通过熔体直接浇铸制备出单一非晶相的铝基块体材料。通过压缩实验获得了块体材料的断裂强度数据（比强度可达3．3×105Nmkg-1），并观察到了单一剪切带控制的形变与断裂机制。相关工作发表在《材料快报》上。

Sc提高锆基块体非晶合金玻璃形成能力的机理

以Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基非晶合金为研究对象,在以工业级海绵锆为原料制备的合金中加入元素Sc,制备出楔形试样,从微观角度分析了元素Sc提高非晶合金玻璃形成能力的机理。结果表明,元素Sc的加入可显著改变Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金在非晶态-晶态过渡区中先析相的相结构及组织形态。元素Sc强烈的脱氧作用可减少合金中锆氧化物/锆氧团簇,从而消除了过冷液体中异质形核的核心,提高了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金的玻璃形成能力。

水淬法制备W丝／Zr基大块金属玻璃复合棒材研究

用水淬法制备出了φ20mm×200nm的W丝／Zr基大块体金属玻璃复合棒材，使用TEM，SEM，XRD和DSC对复合棒材的显微组织进行了分析和研究，指出了该法存在的问题和进一步的研究方案。

块体镁基非晶合金及其复合材料研究的新进展

介绍了块体镁基非晶合金及其复合材料的最新研究进展,并简要分析和总结了镁基非晶合金在成分选择和玻璃形成能力(GFA)判据上的新成果,最后针对镁基非晶合金本身存在的问题提出了今后的研究方向建议。

铝基块体非晶材料研究取得新进展

中科院金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室非平衡金属材料研究部王建强研究员课题组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作，在铝（At）基金属玻璃结构及玻璃形成能力等方面进行了多年的研究探索。

铝基块体非晶材料研究取得新进展

近年来，中科院金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室非平衡金属材料研究部王建强研究员课题组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作，在铝（Al）基金属玻璃的结构及玻璃形成能力等方面进行了多年的研究探索。在过渡金属（Al—TM）-稀土（RE）为基础的三元合金系中，分别以TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构，通过团簇致密堆垛结构的耦合进行了合金的成分设计，

Zr_(60)Al_(10)Cu_(30)合金的玻璃形成能力和力学性能

利用铜模吸铸法制备了直径分别为3、4和6 mm的阶梯型Zr60Al10Cu30棒状试样,采用X射线衍射、扫描电镜和万能试验机等研究了所制备合金的玻璃形成能力(GFA)和力学性能。结果表明,Zr60Al10Cu30合金的非晶临界尺寸接近6 mm,具有较强的玻璃形成能力。其中全非晶结构的Ф4 mm合金块体金属玻璃的抗压强度、塑性应变分别为1 595 MPa和1.95%,断口呈现非晶典型的脉状纹络和脆性平滑区。在Ф6 mm处的原位生成晶体/非晶基复合材料中,新析出DO3结构的AlCu2Zr晶体相和Cu10Zr7共晶正交晶体相,增加了合金的脆性,最终断裂行为取决于塑性相和脆性相之间的竞争,致使其抗压强度和塑性应变分别为1 345 MPa和0.5%。

80%钨纤维增强锆(Zr)基块体金属玻璃复合材料长杆弹侵彻钢靶实验研究

本文在765-1766m／s速度范围内，对钨纤维体积分数为80％的增强锆（Zr）基块体金属玻璃复合材料长杆弹进行侵彻Q235钢靶的穿甲试验，对残余弹体进行宏、细观观测，研究弹体材料的失效破坏模式。穿甲试验表明，在大于1000m／s速度侵彻时，钨纤维非晶弹拥有头形自锐能力，表现出优秀的侵彻能力。弹材变形和破坏主要发生于弹体头部边缘层，呈局域化和尖锐化特点，而且边缘层厚度在整个高速穿甲过程中保持动态平衡。由于非晶基体作用，弹体材料易发生剪切断裂等破坏，通过流动形成质量侵蚀并导致弹体头部边缘层形成自锐。

铈基块体金属玻璃的研究进展

Ce基块体金属玻璃是中国科学院物理研究所首先开发出来的具有自主知识产权和独特性能的非晶合金体系.主要介绍该材料的开发和相关的研究进展,包括其合成、基本特性、物理性能及潜在的应用.对目前国际上该合金的研究情况和进一步的研究方向也进行了分析.

Ce_(70)Ga_(8.5)Cu_(18.5)Ni_3块体非晶合金的室温压缩塑性的显著尺寸效应

以新开发的Ce70Ga8.5Cu18.5Ni3块体非晶合金为研究对象,系统研究了试样尺寸对其室温下压缩力学性能的影响。不同直径的非晶合金采用铜模吸铸法获得,采用万能试验机测量不同尺寸样品的室温压缩力学性能,并用扫描电子显微镜观察断裂后样品的端口形貌,此外,还通过差示扫描量热法分析不同样品的热力学性质。结果显示,直径1.5mm非晶柱状样品具有1%的压缩塑性,并伴随有典型的锯齿流变现象。随着非晶柱状样品尺寸的增加,其塑性逐渐消失。断裂后的样品的端口形貌呈现出典型韧窝状形貌,并且韧窝的密度随着样品尺寸的增加而降低。热分析结果表明,不同尺寸的铸态样品的玻璃转变之前都有一个明显的焓回复过程,而且其焓回复放热量和样品尺寸有近似的反比关系。尺寸较小的非晶合金在制备过程中拥有更快的冷却速率,能够保留更多的自由体积,为剪切带形核提供更多的形核点,表现出较好的宏观塑性变形能力。