铸锭凝固组织对相应非晶合金晶化过程中二十面体准晶相形成动力学的影响

通过在真空电弧熔炼炉内对合金铸锭进行反复熔炼处理，获得到了凝固组织不同的Zr₆₅Al_7.5Cu_12.5Ni₁₀Ag₅合金铸锭.在相同的制备条件下，由凝固组织不同的合金铸锭通过吸铸法制备得到了薄片非晶合金.利用差示扫描量热法(DSC)对非晶合金的晶化动力学进行了分析.x射线衍射谱表明，在Zr₆₅Al_7.5Cu_12.5Ni₁₀Ag₅非晶合金晶化过程中，二十面体准晶相(I相)作为初生相析出.Kissinger分析结果表明，合金铸锭的凝固组织细化，相对应的非晶合金发生晶化时，I相形成与分解的有效激活能都增大，说明非晶合金及析出的I相的热稳定性都提高.从结构的遗传性角度就合金铸锭凝固组织对相应非晶合金晶化过程中二十面体准晶相的形成动力学的影响进行了讨论. 关键词： 二十面体准晶相 晶化动力学 凝固组织     

深过冷Ag-Cu-Ge三元共晶合金的相组成与凝固特征

在Ag_38.5Cu_33.4Ge_28.1三元共晶合金的深过冷实验中，获得的最大过冷度为175 K(0.22T_E). XRD分析表明，不同过冷条件下其共晶组织均由(Ag),(Ge)和η(Cu₃Ge)三相组成. 在小过冷条件下，三个共晶相协同生长，凝固组织粗大.随着过冷度的增大，共晶组织明显细化，(Ge)相与其他两相分离，以初生相方式生长，而(Ag)相与η相始终呈二相层片共晶方式共生生长. 当过冷度超过80 K时，初生相(Ge)由小过冷时的块状转变为具有小面相特征的枝晶方式生长. 部分小面相(Ge)枝晶出现规则的花状，花瓣数介于5—8之间，并且过冷度越大(Ge)相越容易分瓣. 花状(Ge)枝晶的晶体表面为{111}晶面簇，择优生长方向为〈100〉晶向族. 关键词： 三元共晶 晶体形核 深过冷 快速凝固     

注入Mo 在Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10非晶合金中的扩散

通过二次离子质谱仪（SIMS）研究了Mo在Zr₅₇Nb₅Cu_15.4Ni_12.6Al₁₀非晶合金中的扩散，并计算出其扩散激活能Q和前置系数D₀分别为1.95 eV和1.13×10^-5m²s^-1.根据Stokes-Einstern关系式研究了玻璃转变温度以下593—673 K之间Zr₅₇Nb 关键词： 扩散 离子注入 二次离子质谱（SIMS） 黏滞特性     

深过冷三元Ni-Cu-Co合金的快速枝晶生长

研究了深过冷条件下三元Ni₈₀Cu₁₀Co₁₀合金的快速枝晶生长, 采用电磁悬浮无容器处理方法获得了335 K(0.2T_L)的最大过冷度. X射线衍射分析与差示扫描量热分析均表明,凝固组织为α-Ni单相固溶体. 随过冷度增大, 凝固组织显著细化, 并且当过冷度达110 K时，凝固组织的形态由粗大形枝晶转变为等轴晶. 深过冷条件下溶质截留效应增强, 使得微观偏析程度减小. 对不同过冷度下合金枝晶的生长速度进 关键词： 深过冷 枝晶生长 快速凝固 溶质截留     

粉末状态对激光立体成形Zr55Cu30Al10Ni5块体非晶合金晶化行为的影响

基于金属熔体结构的遗传性, 激光熔池的快速熔凝导致粉末的晶化状态可能会对最终成形件的晶化产生重要影响, 理清其影响规律对于制备大块非晶合金具有重要意义. 本文选取等离子旋转电极法所制粉末和1000 K退火态粉末为沉积材料, 采用激光立体成形技术沉积Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅块体非晶合金, 考察了粉末中已有晶化相对熔池及热影响区晶化行为的影响. 结果发现, 原始粉末组织由非晶相及粗大的Al₅Ni₃Zr₂相组成; 当激光线能量较低时, 相应熔覆层的熔池和热影响区皆含有Al₅Ni₃Zr₂相; 随着线能量的提高, 熔池中Al₅Ni₃Zr₂相消失, 保持了非晶态, 但热影响区晶化加重, 并有大量Al₅Ni₃Zr₂相析出; 当采用退火态粉末时, 即使线能量较小, 相应熔覆层仍主要由非晶构成, 几乎无Al₅Ni₃Zr₂相析出. 这是由于原始粉末在退火时其微观结构发生重排, 与Al₅Ni₃Zr₂相关的原子短程/中程有序结构减少, 导致已沉积层非晶区的热稳定性提高, 不利于Al₅Ni₃Zr₂相析出. 可见, 提高线能量将会加剧非晶沉积体的晶化, 而粉末中的Al₅Ni₃Zr₂团簇相状态对Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅合金沉积层的晶化有重要影响.     

Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金定向凝固组织特征及其与重力场取向的关系

研究了Zr₆₅Cu_17.5Ni₁₀Al_7.5合金定向凝固过程中组织形态的演变特征，探索了不同的凝固方向与重力场方向间的相互取向关系对凝固组织形态的影响.存在着一个临界抽拉速度V_fc,当抽拉速度大于该临界值时组织方向性变差.该合金本身的物理性质决定了它具有一个较小的临界值(V_fc=5mm/min).不同的凝固方向与重力场的相对取向关系改变了液-固界面前沿的浮力对流状态.当凝固方 关键词：     

深过冷Cu60Sn30Pb10偏晶合金的快速凝固

实现了大体积Cu₆₀Sn₃₀Pb₁₀偏晶合金的深过冷与快速凝固. 实验获得的最大过冷度为173 K(0.17T_L). 凝固组织发生了明显的宏观偏析,XRD分析表明,试样上部是由固溶体(Sn),(Pb)相和金属间化合物ε(Cu₃Sn)相组成的三相区,下部为富(Pb)相区. 在小过冷条件下,三相区中ε(Cu₃Sn)相的凝固组织为粗大的枝晶,随着过冷度的增大,ε(Cu₃Sn)相细化成层片状组织,且层片间距随过冷度的增大而减小,而(Sn),(Pb)两相始终以离异共晶的方式存在. 富(Pb)相区中分布有少量的ε(Cu₃Sn)枝晶,枝晶长度随过冷度的增大而增大,且在大过冷条件下发生碎断. (Sn)相在ε(Cu₃Sn)相表面形核、长大,其形态类似于包晶凝固组织. 关键词： 深过冷 快速凝固 偏晶合金 层片组织     

压痕塑性变形诱导非晶合金的晶化

利用透射电镜研究了Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_12.5Ag₅非晶合金的Vickers压痕内微观结构的变化. 结果发现，压痕塑性变形诱导非晶合金发生了晶化，在压头棱角下面的区域内有尺寸大于1 μm的晶体析出. 选区电子衍射分析表明，该析出相是稳定的CuZr₂或NiZr₂四方晶体，而没有析出该非晶合金在加热过程中的初生相二十面体准晶相,说明非晶合金的机械稳定性与热稳定性是有区别的. 打压痕过程中的温度升高是可以忽略的，本工作进一步证实了塑性变形诱导非晶合金晶化的主要动力是粘性流动而非局部热效应. 关键词： 非晶合金 塑性变形 粘性流动 局部热效应     

压力对Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5大块非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响

利用X射线衍射和差示扫描量热分析研究了高温高压下Zr_46.75Ti_8.25Cu_7.5Ni₁₀Be_27.5大块非晶合金的玻璃转变和晶化行为，结果发现压力降低了该大块非晶合金中的自由体积、热焓和晶化激活能. 关键词： 大块非晶合金 高压 差示扫描量热分析 玻璃转变     

液态Ti-Al合金的深过冷与快速枝晶生长

采用电磁悬浮和自由落体两种试验技术研究了液态Ti-25 wt.%Al合金的亚稳过冷能力、晶体形核机制和枝晶生长过程. 试验发现, 即使电磁悬浮无容器状态下仍难以消除润湿角θ ≥60°的异质晶核, 合金熔体过冷度可达210 K (0.11T_L). β-Ti相形核的热力学驱动力随过冷度近似以线性方式增大, 其枝晶生长速度高达11.2 m/s, 从而在慢速冷却条件下实现了快速凝固. 理论计算表明, 随着过冷度的逐步增大, β相枝晶生长从溶质扩散控制转变为热扩散控制. 当过冷度超过100 K时, 非平衡溶质截留效应可使合金熔体发生无偏析凝固. 然而, 单靠深过冷状态不足以抑制β相的后续固态相变. 对于落管中快速凝固的直径77-1048 μm合金液滴, 其冷却速率最高达1.05×10⁵ K/s, 深过冷与快速冷却的耦合作用能更有效地调控凝固组织形成过程.     

非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金激光纳米化的超精细结构研究

在CO₂激光功率为50—300W、扫描速度为20mm/s、激光散光斑为20mm照射条件下 ，诱导非 晶Fe_735Cu₁Nb₃Si_135B9带中发生结构重组，产生定量纳米α-F e(Si)晶相形成双相组织结构材料. 利用穆斯堡尔谱研究了非晶Fe_735C u₁Nb₃Si_135B₉合金激光纳米化的 超精细结构. 实验结果表明，激光诱导非晶 Fe_735Cu₁Nb₃Si_135B ₉纳米化后，其超精细磁场的分布随 着激光功率变 化由单峰向双峰变化，在高功率辐照时， 出现了双峰分布，并且峰位向高场移动. 高激光 功率辐照非晶Fe_735Cu₁Nb₃Si_{135B9合金纳米晶化相有四种超精细结 构，即2个超精细磁场较小的初晶相和2个超精细磁场较大的纳米晶化相. 其中超精细磁场较 大(17—25MA/m)的α-Fe(Si)相为DO3结构. 关键词： 激光 纳米晶α-Fe（Si) 735}Cu₁Nb< sub>3Si_135B₉')" href="#">非晶Fe_735Cu₁Nb< sub>3Si_135B₉ 超精细结构 超精细磁场     

退火处理Fe43Co43Hf7B6Cu1非晶合金的正电子湮没研究

对熔体急冷法制备的Fe₄₃Co₄₃Hf₇B₆Cu₁非晶合金进行了200,300,400和500 ℃保温30 min的退火处理,用正电子湮没寿命谱、X射线衍射、穆斯堡尔谱等方法研究了退火后试样的结构及结构缺陷变化.结果表明,在非晶合金的制备态,正电子主要在非晶基体相空位尺寸的自由体积中湮没,湮没寿命τ₁为158.4 ps,强度I₁关键词： 43Co₄₃Hf₇B₆Cu₁非晶')" href="#">Fe₄₃Co₄₃Hf₇B₆Cu₁非晶 退火处理 正电子湮没寿命 结构与结构缺陷     

快速凝固Ti-Cu-Fe合金的相组成与组织演变规律

采用落管无容器处理技术实现了Ti_61.2Cu_32.5Fe_6.3三元包共晶合金在自由落体条件下的快速凝固,获得了直径为80—1120μm液滴的凝固组织.实验中获得的过冷度范围为34—293 K,最大过冷度达0.23T_L.研究发现,在自由落体条件下,由于受到无容器、微重力、超高真空等因素的影响,合金熔体的凝固组织中包含Cu_0.8Fe_0.2Ti相、CuTi₂相和CuT₃相,显著偏离了平衡状态.Cu_0.8Fe_0.2Ti为初生相,同时又与CuTi₂相形成两相共晶;CuTi₃相则呈现枝晶形貌,并发生了明显的溶质截留效应.随着过冷度的增大,共晶组织由层片共晶向不规则共晶转变,形貌由长条状共晶团变为椭球状共晶团,最终变为球状共晶胞;Cu_0.8Fe_0.2Ti相枝晶形貌由粗大枝晶变为碎断枝晶,进一步变成不规则的粒状晶粒;CuTi₃相枝晶则由碎块状转变为完整枝晶.     

Zr-Cu-Ni-Al-Nb大块非晶合金的晶化行为、力学性能及电化学腐蚀行为的研究

利用水冷铜模铸造法成功制备了Zr_65-xCu_17.5Al_7.5Ni ₁₀Nb_x (x=0，2，5)大块非晶合金. X射线衍射、热分析研究结果表 明，Nb的添加显著改变了非晶合金的晶化行为，促进了二十面体准晶相的形成. 各合金的准 静态压缩实验表明，Nb的适量添加有利于提高大块非晶合金的强度和塑性. 其中x=5的大块 非晶合金的抗压强度σ_b和塑性应变量ε_p 关键词： Zr基大块非晶合金 晶化行为 力学性能 耐腐蚀性能     

基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型

在大块非晶临界冷却速率的非等温转变计算模型基础上提出了基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型. 依据此模型对Zr-Ni-Al-Cu四元合金的临界冷却速率进行了计算并预测了Zr_66.67(Ni_{xAlyCuz)33.33合金系中容易形成非晶的成分范围. 计算值与实验值符合得较好. 计算结果表明，此合金系具有很强的非晶形成能力，特别是在靠近共晶点的中心区域，临界冷却速率小于100 K/s，为容易形成非晶的成分范围. 冷却过程中，在高于1000K温度区间，没有发生明显的结晶现象，而在980 K至870 K温度范围内，结晶分数快速增大，低于870 K时不再发生明显改变. 此外，分析了合金系中Al，Cu，Ni原子摩尔分数的变化对临界冷速的影响. 关键词： 大块非晶 黏度 临界冷却速率 非晶形成能力}     

退火诱导亚稳态Fe80Cu20合金固溶体的结构相变

利用扩展x射线吸收精细结构和x射线衍射研究了机械合金化制备的体心立方(bcc)的亚稳态Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体的结构随退火温度的变化特点.结果表明，在300—873 K温度范围内，随着退火温度的升高，bcc结构物相的晶格常数近于线性降低，这主要是由于Cu原子从bcc结构Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体中逐渐偏析出来，生成面心立方(fcc)结构的Cu物相所致.经603K退火后，Cu原子的平均键长R_Cu—Cu增加了0.003 nm左右，大约有50%的Cu原子从bcc结构的Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体中偏析出来.在773 K退火后，bcc结构Fe_８０Cu₂₀合金固溶体近于完全相分离，生成了bcc结构的α-Fe与fcc结构的Cu物相. 关键词： 扩展x射线吸收精细结构 x射线衍射 ８０Cu₂₀合金')" href="#">Fe_８０Cu₂₀合金 机械合金化     

块体非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5 结构弛豫的研究

应用同步辐射小角x射线散射和差示扫描量热分析对块体非晶合金Zr55₅₅Cu 30₃₀Al10₁₀Ni5₅结构弛豫进行了研究.实验结果表 明：经340℃、不同时间退火后的非晶内 部的电子密度涨落随退火时间的延长先增大而后减小；玻璃转变温度附近焓弛豫峰的表观激 活能则随退火时间的延长先减小而后增大.结果反映了随退火时间的延长，块体非晶合金内 部类液体区不断减少及类固体区不断增加的过程. 关键词： 小角x射线散射 块体非晶合金 结构弛豫     

用原位x射线小角散射研究块体非晶合金Zr55Cu30Al10 Ni5的结构弛豫

应用同步辐射x射线小角散射法在原位对块体非晶合金Zr₅₅Cu₃₀Al ₁₀Ni₅在等温退火过程中的微结构变化进行研究.实验表明：在等温退火过程中电子 密度涨落反映了晶化之前的结构弛豫过程；在一定的退火温度下、随退火时间的增加，拓扑短程序弛豫与化学短程序弛豫之间存在一个电子密度均匀化的过程；导致这两种弛豫过程转变的退火时间与退火温度有关，温度越高，所需的退火时间越短. 关键词： 原位x射线小角散射 块体非晶合金 等温退火 结构弛豫     

三元Co-Cu-Pb偏晶合金的快速凝固组织形成规律研究

在自由落体条件下实现了三元Co-Cu-Pb合金的液相分离与快速凝固. 实验发现,随液滴直径减小,Co₅₁Cu₄₇Pb₂合金液滴发生由枝晶→两层壳核→枝晶组织的转变,Co₄₇Cu₄₄Pb₉合金液滴的组织形态由壳核组织演化为均匀组织. 两种合金的快速凝固组织均由α(Co),(Cu)和(Pb)固溶体三相组成,α(Co)和(Cu)相主要以枝晶方式生长,(Pb)相分布在(Cu)枝晶间. 关键词： 液相分离 偏晶合金 快速凝固 自由落体     

快速凝固Fe62.1Sn27.9Si10合金的分层组织和偏晶胞形成机理

采用自由落体和单辊急冷技术研究了三元Fe_62.1Sn_27.9Si₁₀偏晶合金的相分离和组织形成规律,理论分析了两种快速凝固条件下合金的传热特性.自由落体条件下,由于Marangoni迁移和表面偏析势的作用,液滴凝固组织主要形成富Sn相包裹富Fe相的两层壳核结构.随着液滴直径减小,冷却速率和温度梯度增大,促进偏晶胞快速生长.在单辊急冷条件下,随着辊速的增大,冷却速率从1.1×10⁷增大至6.5×10⁷ K/s,合金熔体内部的液相流动和相分离受到抑制,凝固组织发生"九层结构→两层结构→无分层结构"的转变.同时,凝固过程中FeSn+L₂→FeSn₂包晶反应受到抑制,形成与自由落体条件下不同的相组成.EDS分析显示,αFe相在快速凝固过程中发生显著溶质截留效应. 关键词： Fe-Sn-Si偏晶合金 相分离 快速凝固 溶质截留