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熔体过热水平对Cu36Zr48Ag8Al8块体非晶合金热稳定性和力学性能的影响

赵燕春 , 寇生中 , 王仁军 , 索红莉 , 丁雨田 , 李娜 , 薛书微 , 刘广桥

熔体过热度对Cu36Zr48Ag8Al8块体非晶合金的热稳定性和力学行为有显著影响.高的过热水平制备非晶合金的比热容大,初始缺陷密度小,热稳定性高.过热度越小,压缩塑性越小;抗压强度和维氏硬度随着过热度的减小先增加后下降.自由体积和残余应力共同影响不同吸铸电压制得非晶合金的力学性能.

关键词: 金属玻璃 , 过热水平 , 热稳定性 , 力学性能

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

稀有金属

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

半固态处理对Ti基非晶复合材料的组织和力学性能影响?

赵燕春 , 袁小鹏 , 寇生中 , 赵志平 , 罗文涛 , 李春燕 , 袁子洲

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.03.014

利用“形变诱导相变机制”对非晶基体同时增强增韧，采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了 Ti 基非晶复合材料.在此基础上，通过半固态处理工艺对凝固过程动力学控制优化组织，研究了半固态处理对试样的组织和力学行为的影响.结果表明，铸态试样组织为过冷奥氏体相、热致马氏体相和非晶复合结构，应力加载形变过程中通过形状记忆晶相 TRIP 效应对非晶基体增韧，表现为加工硬化行为.铸态试样的心部组织为较粗大的树枝晶，且生长不均匀；经半固态处理后，先析出相按照尖角溶解平面析出长大形式近球化，形成等轴晶，并在磁悬浮搅拌作用下均匀化，获得奥氏体相晶粒细小、圆整度高、组织致密，复合材料组织得到有效优化，(Ti0．5 Ni0．48 Co0．02)80 Cu20合金断裂强度和塑性变形量由2582 MPa 和15％分别提高至2745 MPa和21．5％.

关键词: 非晶复合材料 , 形变诱导相变 , 半固态处理 , 组织 , 力学性能

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

Ti66.7Ni20Cu13.3非晶复合材料的组织和力学性能研究

赵燕春 , 寇生中 , 李春燕 , 蒋维科 , 李超

功能材料

选择具有非晶形成能力和形状记忆效应的Ti667Ni20Cu13.3合金作为研究对象,制备了不同直径的棒状试样,考察了冷却速率对合金组织结构和力学性能的影响.结果表明,块体金属玻璃基体中原位析出塑性相-形状记忆合金过冷奥氏体相B2-TiNi,应力加载时能够发生马氏体相变对玻璃基体增强增韧.而在一定冷却速率下,塑性相和脆性金属间化合物相在非晶基体中同时析出,试样最终断裂方式取决于马氏体相和脆性相力学行为的竞争.

关键词: 块体金属玻璃 , 组织 , 力学性能 , 形变诱导相变