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应变速率对Zr67.76Cu11.94Ni8.30Al12非晶复合材料力学性能及锯齿流变行为的影响

姚佩 , 寇生中 , 李春燕 , 赵燕春 , 袁小鹏 , 蒲永亮 , 谢启慧 , 高记鹏

采用统计学方法研究了应变速率对Zr67.76Cu11.94Ni8.30Al12非晶复合材料力学性能及锯齿流变行为的影响.结果表明:随着应变速率的增加,材料的塑性应变减小,抗压强度下降;同时应力降幅△σ的锯齿分布从单调下降分布转变为峰状分布,应力降幅的频数由小应力降幅区间向大应力降幅区间过渡,单位塑性应变的锯齿频数M呈下降趋势,试棒侧面剪切带数量减少且相互交割、分支、阻止作用明显减弱,此时,由多重剪切带扩展转变为单一剪切带扩展,使得材料的力学性能迅速下降.

关键词: 应变速率 , 非晶复合材料 , 力学性能 , 锯齿流变

Cu50-xZr40+xAl5Nb5合金非晶形成能力、组织结构及力学性能研究

赵燕春 , 寇生中 , 袁小鹏 , 李春燕 , 蒲永亮 , 徐娇 , 于朋

稀有金属

选择Cu50-xZr40+xAl5Nb5 (x=0,2,4,6)合金,研究主要元素成分变化对非晶形成能力和组织的影响,分析了组织结构和力学性能的关系.结果表明,玻璃形成最优成分为Cu46Zr44Al5Nb5,△Tx、Trg、y参数分别为51.9K,0.60,0.401,具有良好的热稳定性.全非晶结构的Cu46Zr44Al5Nb5合金其断裂强度高达1811 MPa,无明显宏观塑性变形;断口表面较平整,且伴有明显的脉络状花样大面积的分布在断面上,扩展方向一致.非晶-晶体复合结构的Cu44Zr46Al5Nb5合金具有较好综合力学性能,其断裂强度达到1747 MPa,塑性应变为3.94％;断口平滑区分布着大面积细密且深的脉络状花样,剪切带宽度约为40 μm,与压缩轴向约成45°.Cu44Zr46Al5Nb5合金析出结晶相的尺寸小于剪切带的宽度,且分布均匀,外力加载时对非晶基体起到一定的增韧作用.结晶相的组织结构和尺寸分布决定了非晶-晶体复合材料的力学行为.

关键词: 块体金属玻璃 , 非晶形成能力 , 组织 , 力学性能

Cu-Zr-Al-Nb块体金属玻璃的非晶形成能力和力学性能

赵燕春 , 寇生中 , 袁小鹏 , 李春燕 , 于朋 , 蒲永亮 , 徐娇

稀有金属

采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备不同直径的Cu46Zr44Al5Nb5非晶合金,并研究其非晶形成能力和力学性能.XRD分析、DSC曲线和透射电镜的选区电子衍射花样结果表明,直径分别为3,4,6mm的合金棒均为全非晶结构,该合金成分具有良好的玻璃形成能力和热稳定性,其过冷液相区宽度和约化玻璃转变温度分别为52 K和0.60.由TTT曲线计算得出合金的玻璃形成临界冷却速率为3.985 K/s.不同尺寸合金棒凝固过程中的冷却速率不同,导致制得不同直径合金棒的X衍射峰强度、晶化焓和断裂强度呈现显著差异.

关键词: 块体非晶合金 , 非晶形成能力 , 力学性能 , 临界冷却速率

析出相对锆基非晶复合材料组织和力学性能的影响

徐娇 , 寇生中 , 赵燕春 , 袁小鹏 , 李春燕 , 张亚娟 , 蒲永亮

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.08.008

利用铜模吸铸法制备(Zr0.72 Cu0.28)100-x Alx (x=0,2,4,6,8,10,12和14)合金棒状试样,研究了合金的非晶形成能力和析出相与力学性能之间的关系。结果表明,随着Al含量增加,非晶形成能力提高；析出相体积分数和尺寸减小,分布更加均匀；综合力学性能逐渐提高,x=12时抗压强度和塑性应变均达到最高值,分别为1773 MPa和7.45%。

关键词: 非晶复合材料 , 非晶形成能力 , Al含量 , 析出相 , 力学性能

Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金的晶化行为研究

袁小鹏 , 寇生中 , 赵燕春 , 李春燕 , 于朋 , 蒲永亮 , 徐娇

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.05.010

通过磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金,并研究其变温晶化行为和等温晶化行为,运用Kissinger法和FWO法分别计算出各特征激活能和阶段激活能,考察了不同加热速度下晶化体积分数和晶化温度、晶化激活能的关系,并绘制了TTT曲线并计算非晶形成的临界冷却速率.结果表明,运用Kissinger法得到玻璃转变激活能Eg为231.96 kJ·mo1-1、晶化初始激活能Ex为351.39kJ.mo1-1、晶化峰的激活能E.为401.36 kJ·mol-1,Cu46Zr4Al5Nb5 BMG具有良好的热稳定性,由TTT曲线计算非晶形成的临界冷却速率约为3.985 K.s-1.晶化类型主要为扩散控制的共晶型转变,随着晶化量的增大,阶段激活能呈减小的趋势.初始晶化阶段的晶化温度较高,主要是形核和微小晶粒的长大,需要克服较大的能量势垒,而随着温度的降低,晶粒的不断形成,晶化过程演变为主要以形核为主,所需要克服的能量势垒相应减小.在Tx+100℃等温晶化退火,析出Cu10Zr7和AlCu2Zr共晶相,随着保温时间的延长,析出相的尺寸和体积分数逐渐增加.

关键词: 块体非晶合金 , 变温晶化 , 等温晶化

熔体过热处理工艺对GH4169合金组织和力学性能的影响

郭晓凡 , 寇生中 , 蒲永亮 , 曲红霞 , 董天文 , 张志栋

金属功能材料 doi:10.13228/j.boyuan.issn1005-8192.2015071

选用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究了不同熔体过热处理对GH4169合金组织和力学性能的影响.结果表明:熔体过热处理后,合金组织形貌规整,γ+ Laves共晶团、有害Laves相析出数量减少,分布均匀;合金室温综合力学性能显著提高,存在最佳过热温度,此时Rm最大值为721MPa,约是过热处理前的1.5倍;GH4169合金的硬度降低,存在最小值为10.15 HRC,与过热处理前相比,降低26.7％;Nb、Mo元素偏析显著降低.

关键词: 熔体过热处理 , GH4169合金 , 树枝晶 , 力学性能

冷却速度对Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金组织和力学性能的影响

赵燕春 , 寇生中 , 袁小鹏 , 李春燕 , 于朋 , 蒲永亮

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.02.001

通过磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金阶梯形试样,由X射线衍射(XRD),差示扫描量热仪(DSC)和万能试验机分别表征试样的结构、热力学和力学行为,研究其组织、热稳定性和力学性能与冷却速率的关系.结果表明,Cu46Zr44Al5Nb5合金具有较强的非晶形成能力和良好的热稳定性,其热力学行为表现出尺寸效应.熔体凝固冷却速率对试样尺寸变化敏感,随着试样尺寸的增加,冷却速度呈倍数递减、合金结构的无序度下降,原子排列向稳态转变,导致非晶合金的热稳定性降低.合金的玻璃转变温度不是定值,而是随冷却速度增加而升高,过冷液相区宽度△Tx、约化玻璃转变温度Trg和晶化放热△H随直径的增加而降低,玻璃转变温度向低温漂移.随着直径的增加,冷却速度的降低,非晶合金的短程有序范围增大,最近邻原子间距减小,非晶合金结构的无序密堆性下降,原子排列向稳态转变,导致抗压强度降低,合金的断裂强度随试样直径的增大而减小.

关键词: 块体非晶合金 , 冷却速度 , 组织 , 力学性能

蒲膜

材料保护

关键词:

山核桃蒲壳中糠醛的响应面法优化提取及其缓蚀性能

刘建平 , 李倩倩 , 王淑怡 , 胡林

腐蚀与防护

用改良硫酸法从山核桃蒲壳中提取糠醛,运用Box-Behnken中心组合试验设计和响应面优化法研究了反应温度、反应时间、硫酸溶液质量分数对糠醛提取率的影响.采用失重法研究了在盐酸介质中糠醛对冷轧钢的缓蚀性能,通过Van't Hoff方程和Arrhenius方程计算吸附热和表观活化能,并据此讨论了糠醛的缓蚀机制.最佳提取条件为:反应温度152 ℃、反应时间2.9h、硫酸质量分数6.9％；在此条件下,糠醛提取率为5.7706mg·g-1.在酸洗时间0～12 h,酸洗温度30～50 ℃,盐酸浓度0.2～1.2 mol·L-1,糠醛质量浓度大于0.5g·L-1时,糠醛对冷轧钢的缓蚀率均在90％以上,糠醛在冷轧钢表面的吸附符合校正的Langmuir等温吸附方程,吸附是自发进行的.

关键词: 山核桃蒲壳 , 响应面法 , 糠醛 , 缓蚀剂