本科生课程论文 (2013-2014学年第二学期) 大块非晶合金超塑性成形技术及研究现状 曾昭源 提交日期：2014、6、2 学生签名：曾昭源
大块非晶合金超塑性成形技术及研究现状 曾昭源 摘要：与晶态合金相比，大块非晶合金成形出来的零件在表面光洁度、强度、硬度、冲击断裂性能以及耐腐蚀性等方面具有十分明显的优势。但是大块非晶合金的高强度、高硬度的特点使得其在室温下机加工困难、可塑性差、延伸率几乎为零，这大大制约了非晶合金的广泛应用。超塑性成形方法是利用大块非晶合金在过冷液相区下呈现牛顿粘性流动状态或近似的牛顿粘性流动状态而表现出优良的塑性的特点，实现对大块非晶合金的塑性加工。本文从大块非晶合金的超塑成形原理、影响非晶合金超塑性的因素以及该技术在精细零部件中的应用等方面对大块非晶合金超塑性成形技术进行综述，介绍大块非晶合金在上述三方面的研究现状，指出目前研究主要考虑了温度和应变速率对大块非晶合金超塑性的影响，而对应力应变状态、加热速率等研究却很少涉及。同时说明了理论体系建立落后于实验研究是目前大块非晶合金超塑成形技术的主要问题。 关键词：大块非晶合金；过冷液相区；超塑性成形；温度；应变速率；精细零部件 1 大块非晶合金超塑性成形机理及其特点 大块非晶合金是指在结构上具有长程无序、短程有序和各向同性的特点，其原子在空间排列上不具有周期性和平移性，不存在晶态合金所特有的各种晶体缺陷的一类合金。[1]大块非晶合金在热力学上属于亚稳态材料，当温度升高时，会发生玻璃化转变，进而发生晶化反应。在玻璃转化温度与晶化开始温度之间存在一个50 ~150C 的温度区间，这个区间被称为过冷液相区。正是这一特殊区域的存在，使大块非晶合金可以在保持类似于液体结构的同时表现出具有一定粘度的与氧化物玻璃极为相似的性质，呈现牛顿粘性流动状态或近似的牛顿粘性流动状态，表现出优良的超塑性能。[2]因此，对于大块非晶合金，所谓的超塑性成形是指把合金的温度控制在过冷液相区的塑性成形。与传统的成形工艺相比，大块非晶合金超塑性成形机理成形出来的零件具有高强度、高精度、高表面光洁度的特点，适合应用于国防装备、航空航天器件、精密机械等领域精密零部件的制造。 2 影响大块非晶合金超塑性的因素 2.1 温度对大块非晶合金超塑变形的影响 以Zr41.25Ti13.75Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金为例[3]，由其图1所示为采用NETzsCH DSC204热分析仪测得的该非晶合金的示差扫描量热分析(DSC)曲线可看出该大块非晶合金的过冷温度域为635.6K——710.4K。如图2为实验测得的zr基非晶合金在不同温度下的应力一应变曲线。
本科课程论文 题目Al基金属玻璃的研究发展 院（系） 专业 课程 学生姓名 学号 指导教师 二○一二年十月
摘要：铝基非晶态合金及其非晶相复合材料均具有优异的特性,是一种具有广阔应用前景的新型结构材料。Al基非晶态合金的发展历程、玻璃形成能力、Al基金属玻璃的制备方法、研究现状、发展动向在本文中将分别介绍。 关键词：Al基金属玻璃形成能力制备展望 0 引言 自美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构[1]。Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度（5.2×105Nmkg-1）及良好的塑性，被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。然而，与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力较低，很难通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。 1 发展历程 历史上有关非晶合金研究的最早报道 ,是在1934年 Kramer利用蒸发沉积法发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属薄膜[2]。 1960 年 ,Duwez 等人采用液态金属快速冷却的方法 ,从工艺上突破了制备非晶态金属和合金的关键，引起了金属材料发展史上的一场革命[3]。 1965 年,Predecki，Giessen等人首次通过熔体急冷的方法得到铝基非晶合金(Al—Si)。 1981年 Inoue 等人开发出含铝量较高的TM(过渡金属)-Al-B 系列非晶合金[4]. 1984 年Shechman 等人在快凝Al—Mn 合金中发现具有五重对称的二十面体准晶相( Icosahedral quasicrystals phase) 。此后 ,相继在多种铝与其它过渡金属(Fe ,Cr ,Ni)的快凝合金中发现准晶相[5]。 1988 年 Y. He[6]和 A.Inoue 等人分别独立地制备了含铝量高达90%(原子分数)的轻质高强 Al- TM- Re (TM = 过渡金属 ,RE=稀土元素)非晶合金。 1990 年Inoue等人利用快凝技术得到新型的具有纳米铝晶体或纳米准晶颗粒均匀分布在非晶基体上的快凝铝基合金 ,其强度和韧性均超过了相应的铝基非晶合金。以上的发现促进了人们对铝合金的认识,引起了材料科学界的重视[7]。 近年来，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。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1mm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[8]。 2 铝基非晶合金的制备方法[9] 目前制备铝基非晶合金主要采用急冷法和机械合金化法。急冷法即快速凝固法 ,现在常用的有三种:单辊旋转快凝法、气体雾化法、表面熔化及强化法。 2.1 单辊旋转快凝法
块体非晶合金材料的性能、应用以及展望引言：非晶态合金又称为金属玻璃，具有长程无序、短程有序的亚稳态结构特征。固态 时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内这种状态保持相对稳定。与传统的晶态合金相比，非晶合金具备很多优异的性能，如高强度、高硬度、耐磨和耐腐蚀等，因而引起人们极大的兴趣。 一、非晶合金的发展历程 自1960 年加州理工学院的P.Duwez 小组采用液态喷雾淬冷法以106K/s 的冷却速率从液态急冷获得Au-Si 非晶合金以来，人们主要通过提高冷却速度的方法来获得非晶态结构。由于受到高的临界冷却速率的限制，只能获得低维的非晶材料（非晶粉、丝、薄带等），这在很大程度上限制了非晶的应用，特别是阻碍了对其力学、物理等性能的研究。 20 世纪80 年代末90 年代初，日本东北大学（Tohoku University）的T.Masumoto 和A.Inoue 等人发现了具有极低临界冷却速率的多元合金系列，如Mg-TM-Ln，Ln-AI-TM，Zr-AI-TM，Hf-AITM ，Ti-Zr-TM（Ln 为铡系元素，TM 为过渡族元素）。1993 年W.L.Johnson 等人发现了具有临界冷却速率低达1K/s 的Zr 基大块非晶合金。经过二十多年的发展，非晶从只有几个微米到现在的厘米级别，现在已经有6 个体系（锆基: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5， Zr55Al10Ni5Cu30；铂基：Pd40Cu30Ni10P20；钇基：Y36Sc20Al24Co20；钯基：Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5；镁基：Mg54Cu26.5Ag8.5Gd11）临界尺度达到了20mm。 对非晶态的大量研究表明，非晶合金中不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，非晶合金具有传统的晶态金属所不具有的诸多优良性能，如良好的机械、物理、化学性能以及磁性能。鉴于大块非晶合金优良的力学、化学及物理性能以及在电子、机械、化工、国防等方面具有广泛的应用前景，大块非晶合金的研制就具有重要的技术和经济价值，是一个具有广阔发展前景的研究领域。 二、块体非晶合金的形成机理 1、合金的形成特点 合金熔体形成非晶态合金的过程与凝固结晶过程有较大的不同。非晶态合金在凝固时，随着冷速的增大和温度的降低，熔体连续地和整体地凝固成非晶合金。而晶态合金在凝固时，晶体的形成经历了形核和长大两个阶段，并且通过固液界面的运动从局部到整体逐步凝固结晶。 2、形成条件 按照传统的凝固理论，熔融的金属与合金在冷却过程中如果抑制了非均匀形核并跨越结晶区而被“冻结”，即可获得非晶态。要使金属或合金获得玻璃态组织，首先应使其熔体具有有利于形成玻璃态的合理结构，使原子在随后的冷却过程中重新排列较为困难。这种结构与合金的种类、组元原子半径差及原子间结合的本性有关，取决于非晶形成过程中的热力学和动力学。其次，应有适当高的冷却速率，减少或消除异质形核。以上分别为非晶形成的内部和外部条件，下面分别从结构条件、热力学条件以及动力学条件等方面详细论述。 2.1 结构条件 结构条件是影响非晶合金形成的主要因素。组元原子的半径差别越大，原子在无序密集排列时的密度越大，越有利于组成密集随机堆垛结构，位形改变就越困难，则越容易形成非晶。
非晶合金又称金属玻璃，它的主要成分是金属元 素，结构呈现无规则排列的玻璃态.可以说它既是金 属，又是玻璃.机械性能比普通金属优异，强度高，韧 性也好，具有较高的比强度.由于无位错、晶界等晶 体缺陷，所以长期称为新材料领域研究热点[１].但是 非晶合金的玻璃成形能力较低，成形后容易晶化.对 于块体非晶合金之间连接，目前主要通过电子束焊、 激光焊以及摩擦焊等方法.作为一种高能量集中的焊接方法，电子束焊接可以在一个狭窄的空间内将热能高度集中，产生高密度的热源实现焊接材料的快速加热和冷却，可以有效的抑制焊缝区和热影响区晶化，使得非晶合金在电子束焊接后仍然保持非晶结构或者得到纳米晶，最终成功地实现非晶合金的焊接[２].然而在焊接过程中不合理的热过程会引起一系列焊有色金属科学与工程第８卷第１期 ２０１７年２月Vol.８，No.１Feb.２０１７Nonferrous Metals Science and Engineering 文章编号：１6７４-９66９（２０１７）０１-０１１２-０6 DOI ：１０.１３２6４/https://www.doczj.com/doc/9b6662649.html,ki.ysjskx.２０１７.０１.０１９ 收稿日期：２０１6-０８-１１ 基金项目：上海市研究生创新基金资助项目（JWCXSＬ１３０２） 通信作者：谢洪昊（１９９１-），男，硕士研究生，主要从事有色金属成形、数值模拟等技术等方面的研究；E-mail:１１４２０３７０８３@https://www.doczj.com/doc/9b6662649.html,.钛基非晶合金电子束焊接热力耦合模拟及非晶化 谢洪昊， 陈泽中(上海理工大学材料科学与工程学院，上海２０００９３）摘要：根据电子束焊接焊缝形貌特征及其深宽比大等特点，选用复合热源作为热源模型.通过线性插值等方式估计材料热力学参数随温度变化，模拟Ti 基非晶合金电子束焊接温度场.模拟结果与实际焊缝取得良好的吻合，验证了热源模型的准确性.获得一定变量参数下电子束焊接钛基非晶合金温度场及热循环曲线.在温度场的基础上再进行焊接应力场的模拟，获得残余应力分布曲线.实验验证整个焊件没有晶化相析出，验证了该焊接工艺的可行性. 关键词：钛基非晶合金；电子束焊接；复合热源；残余应力；非晶态 中图分类号：TG４０２；TF１２５.２２文献标志码：A Thermo-mechanical coupling simulation and amorphization for Ti-based amorphous alloy by electron beam welding XIE Honghao,CHEN Zezhong （School of Materials Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology ，Shanghai ２００９３,China ） Abstract:According to the weld profile and depth width ratio of the electron beam welding,the combined heat source was selected as the heat source model.Parameters of materials thermodynamic with temperature variation were estimated by linear interpolation and another method,the temperature field of Ti-based amorphous alloy by electron beam welding was simulated.The simulation results and the actual weld achieved good match,the accuracy of heat source model was tested.Temperature field and thermal cycle curve of Ti-based amorphous alloy by electron beam welding under variable parameter were obtained.To obtain the residual stress distribution curve,the stress field on the basis of temperature field was simulated.Experiment show that the whole welding part has no crystallization phase,the feasibility of the welding process is verified. Keywords:Ti-based amorphous alloy;electron beam welding;combined heat source;residual stress;amorphous 万方数据
本科生毕业设计（论文）文献综述文献综述题目：Ti基非晶合金的制备以及低温力学性能 姓名：孙驰 学院：材料学院 班级：04320701 指导教师：程焕武
Ti基非晶合金的制备以及低温力学性能文献综述 1.非晶合金 1.1非晶合金概述 非晶合金材料是20世纪后期材料学领域发展迅速的新型材料，是亚稳金属材料的重要组成部分。从组成物的原子模型考虑，物质可分为两类：一类为有序结构，另一类为无序结构。晶体为典型的有序结构，而气态，液态和非晶态固体都属于无序结构。在非晶体中的原子，分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性，晶态长程有序受到破坏，知识由于原子间的相互关联作用，使其在几个原子间距的区间内仍然保持着有序特征，即具有短程有序，人们把这样一类特殊的物质状态统称为非晶态[1]。 非晶合金长程无序但短程有序，是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性，但在1-2nm的微小尺度内，与近邻或次近邻原子间的键合具有一定的规律性。短程有序可分为化学短程有序和几何短程有序。化学短程有序是指合金元素的混乱状态，即每个合金原子周围的化学成分与平均成分不同的度量；几何短程有序包括拓扑短程序和畸变短程序。非晶合金的微观结构与液态金属相似，但又非完全相同，液态金属的短程有序范围约为4个原子间距，而非晶合金约为5-6个原子间距，前者中原子可以做大于原子间距的热运动，后者的原子主要做运动距离小于一个原子间距的热运动。非晶合金结构特征可以用径向分布函数RDF（r）=4πr2ρ（r）加以描述。它表示以某个原子为中心，在半径r，厚度为d（r）的球壳内的平均原子数。非晶合金的RDF（r）上出现清晰的第一峰和第二峰，没有可分辨的其它峰出现。在X射线衍射谱上，不存在晶体所特有的尖锐衍射峰，而是出现宽展的馒头峰。它的电子衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成，不存在表征晶态的任何斑点和条纹[2]。 1.2非晶合金与块状非晶合金的发展历史 历史上第一次制备出非晶的是Kramer于1938年利用蒸发沉积的方法实现的，此后不久，Brenner等声称用电沉积法制备出了Ni-P非晶合金。1960年 Duwez等人用快速凝固方法第一次制备出了Au 75Si 25 非晶合金，这标志了非晶 合金的诞生，这种快速凝固法是将Au 75Si 25 金属直接喷射到Cu基底上直接激冷
中国科学院宁波材料技术与工程研究所 （简称宁波材料所），是中国科学院在“知识创新工程”试点工作向“创新跨越、持续发展”推进的新阶段，与地方政府共同出资建设的一个新的直属科研机构。 目录 编辑本段 宁波材料技术与工程研究所（简称
这标志着中国科学院在浙江省设置研究机构“零的突破”。与此同时，中国科学院与浙江省、宁波市人民政府还就研究所建设的具体事宜共同签署 全景 了《中国科学院宁波材料技术与工程研究所建设备忘录》。 宁波材料所实行理事会领导下的所长负责制。理事会由中国科学院和浙江省、宁波市人民政府及相关部门的代表组成。第一届理事会于2004年5月29日召开第一次会议，审议通过了研究所的《章程》。《章程》中规定，宁波材料所将报请中央机构编制委员会批准设立，是隶属于中国科学院的事业法人单位，纳入“知识创新工程”的支持范围。 位置 宁波材料所将坚定不移地贯彻执行中国科学院与地方各级政府共同制定的办所方针，通过集成技术、整合资源，为社会经济的可持续发展提供创新性的解决方案，成为促进成果转化的一个动态平台。在中科院及浙江省和宁波市各级政府部门的大力支持下，宁波材料所的筹建工作进展顺利，预计2006年底全面完成各项基本建设，2007年初开始投入正常使用。与此同时，研究所将以灵活的方式，引进人才、组织项目，边建设、边运行，力争使“硬件”设施建成验收之日，即为部分“软件”成果取得收获之时。 编辑本段领导 所长：崔平 全面领导中国科学院宁波材料技术与工程研究所工作。分工负责人事教育、资产财务和行政后勤工作。 博士，研究员，博士生导师。曾作为guestscientist在德国萨尔大学、意大利第三世界科学院理论物理中心、日本京都大学材料科学与工程系工作，在日本国立材料科学研究所访问
Trans. Nonferrous Met. Soc. China 23(2013) 2989? 2993 Preparation and properties of novel Cu-based bulk metallic glasses Cu 55?x Zr 37Ti 8In x Jin-hong PI 1,2 , Ye PAN 1 , Ji-li WU 1, Lu ZHANG 1, Xian-cong HE 2 1. Jiangsu Key Laboratory for Advanced Metallic Materials, School of Materials Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China; 2. School of Materials Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China Received 12 September 2012; accepted 18 May 2013 Abstract: The glassy rods were successfully fabricated in the Cu ?Zr ?Ti ?In alloy system by casting into a copper mold. The value of ΔT x reaches a maximum of 66 K for the BMG Cu 50Zr 37Ti 8In 5 alloy. The reasons for enhancing glass forming ability of Cu-based BMGs with the addition of indium were discussed from atomic size and thermodynamics. Alternatively, the BMG Cu 52Zr 37Ti 8In 3 exhibits the highest compressive strength (1981 MPa) and the best plasticity among glassy Cu 55?x Zr 37Ti 8In x (x ≤5). The total plastic deformation of Cu 52Zr 37Ti 8In 3 before fracture approaches 1.2%. Key words: Cu ?Zr ?Ti ?In alloy; indium; Cu-based alloy; bulk metallic glass; glass forming ability; mechanical properties 1 Introduction Bulk metallic glasses (BMGs) have excellent properties such as high strength [1], large elastic elongation [2], excellent corrosion resistance [3], good soft magnetic properties [4], smooth surface and viscous deformability [5]. Now, lots of BMGs with different compositions have been developed in various systems such as Al-, Mg-, Zr-, Pd-, Ti-, Fe- and Cu-based alloys [6,7]. Compared with Zr- and Pd-based BMGs, Cu-based BMGs have attracted more and more attention, due to their relative high glass forming ability (GFA), excellent mechanical and chemical properties and low cost [8], and are also considered advanced engineering materials in future. Therefore, designing new compositions of Cu-based BMGs and improving the properties of Cu-based BMGs are worthy to be studied. Up to date, Cu-based BMGs have been developed in systems, such as Cu ?Zr ?Ti [9], Cu ?Zr ?Al [10] and Cu ?Zr ?Ag [11]. Since the Cu-based BMGs in Cu ?Zr ?Ti system have relative high GFA [3] without noble metals, such as Pd and Ag, many researchers have shown interests in the investigation of this alloy system and in improving its GFA by minor alloying [12,13]. However, no Cu-based BMGs in Cu ?Zr ?Ti ?In system were reported according to the published references. According to Ref. [14], the atomic radii of Cu, Zr, Ti, and In are 0.127, 0.160, 0.145, and 0.162 nm, respectively. And the mixture heat of In ?Cu, In ?Zr and In ?Ti are 10, ?25 and ?5 kJ/mol, respectively [15]. As we know, the GFA can be strongly affected by the large negative heat of mixing among the constituent elements [10]. Therefore, the atomic size range is expanded and the mixing heat may be reduced after the addition of element In, which may be favorable for improving GFA. Additionally, ZHENG et al [16] successfully enhanced the ductility of Ti-based BMG by adding soft atom, element In. Therefore, a new series of BMGs in Cu ?Zr ?Ti ?In systems were fabricated and characterized using Cu 55Zr 37Ti 8, of which the critical size is 3 mm in diameter, as a starting material [17] in this work. 2 Experimental Mixtures of pure elements (the purity is between 99% and 99.99%) with the nominal composition of Cu 55?x Zr 37Ti 8In x (x ≤5) were arc-melted under a Ti-gettered argon atmosphere. In order to ensure chemical homogeneity of ingots, each ingot was melted at least four times. Subsequently, the arc-melted ingot was re-melted and cast into a rod-shaped cavity in a Foundation item: Project (50971041) support by the National Natural Science Foundation of China Corresponding author: Ye PAN; Tel: +86-25-52090681; E-mail: panye@https://www.doczj.com/doc/9b6662649.html, DOI: 10.1016/S1003-6326(13)62825-3
如何提高镁合金的耐高温性能? 镁合金在汽车制造、航空工业等方面的应用要求具有一定的高温性能和抗蠕变性能，稀土镁合金(AE系列)能提高合金的高温强度和蠕变强度。研究表明，加入一定量的锡可改善合金的高温强度;加人硅可改善合金的蟠变强度;加人鳃可提高合金的高温(超过300℃)性能;加入银可提高合金的高温强度和蠕变强度。 在Mg-5Al-1 Zn-1 Si合金中加人0.5%(质量分数)的锑，使合金在150℃时的强度从168 MPa上升到178MPa,屈服强度也从81 MP。上升到90MPa，抗冲击韧性值从21J上升到30J。 稀土会使镁合金的室温性能变差，为此，加人一些短纤维、晶须、颗粒等复合材料，以改善合金的室温和高温性能。在Mg-/Li合金中加人一定的Mg0/Mg 2 Si颗粒，使合金的高温抗蠕变。性能在温度达210℃前得到显著改善，而且随着温度的升高，改善效果更为明显。 笔记本电脑和手机外壳等在一定的工作温度范围内，要求其尺寸稳定性(抗蠕变性能)要好。与现有的工程塑料相比，不会因环境改变而改变的镁基耐高温复合材料的性能优势可得到充分施展。镁基复合材料的制备方法主要有真空(或保护性气氛)浸渗法、粉末冶金法、薄膜冶金法、搅拌铸造法。 提高镁合金材料使用寿命有何技术措施? 镁是活泼的金属元素，标准电极电位为负值，且绝对值很大，导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，这阻碍了镁合金产品在应用中发挥优势，限制了其应用范围。 镁合金腐蚀的直接原因是合金元素及杂质元素的引入导致镁合金中出现第二相。镁合金的腐蚀形态有:电偶腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀和丝状腐蚀以及高温氧化。镁合金发生电化学腐蚀与溶液的pH值、溶液的性质、合金的成分及所处的环境有关。 为提高镁合金材料的使用寿命，应控制冶金因素以提高镁合金的耐腐蚀性，具体包括合金元素、杂质元素、相组成和微结构。表面处理技术的研究，如镁合金的化学转化处理、阳极氧化、等离子微弧阳极氧化、金属镀层和物理气相沉积涂层技术等，为等离子技术提高镁合金的耐腐蚀性带来了新的生机。为改善镁合金的耐腐蚀性能，有人采用离子注人、激光退火和快速凝固新工艺，特点是使金属表面形成一层成分均匀的、无定形的表面结构膜。 采用高频感应对镁合金进行表面合金化处理的研究结果令人满意，通过对ZM5镁合金样品在4OkHz的高频感应炉加热处理后空冷到室温，与未经感应处理的样品相比，其耐腐蚀性能大幅度提高，表层组织相结构的变化可有效地抑制镁合金的整体腐蚀。 微弧氧化技术是另一种新型的金属表面处理技术，其原理是将材料置于电解质溶液中，利用高电流高电压的作用，在基体金属表面上生成一层基体金属氧化物陶瓷层，且致密无缺陷，以提高金属的防腐蚀性能。MB8镁合金的实验表明，微弧氧化陶瓷层厚度与提高耐腐蚀性能的关系不大，非晶态氧化镁陶瓷层的耐腐蚀性能优于晶态氧化镁陶瓷层。 镁基大块非晶合金有何特点? 非晶态合金具有良好的性能。传统的非晶态合金是高速急冷(冷速大于105K/s)条件下形成的，呈粉状、(纤维)丝状、薄带或薄膜(最大厚度不超过50μm)形态，使其应用受到限制。大块非晶是指在三维尺寸都大于1mm的合金块体。镁基大块非晶合金具有较好的力学性能和低密度，被认为是一种极具应用潜力的轻质高强度材料。有报道称，用水淬法能制备出直径 为12 mm的镁基大块非晶合金—Mg 65Y 10 Cr 15 Pd 5 。镁基大块非晶合金在373K的温度下，屈服应 力为550MPa;在室温下为822MPa,硬度为HV220。对镁基大块非晶合金Mg 80Y 10 Cu 10 。的试验发 现，其伸长率为7%。
块体金属玻璃的研究与应用 姓名：李义锋1 概述 块体金属玻璃的出现，使玻璃合金由过去单一的功能材料应用向集优异的物理、化学与力学性能于一体的功能性结构材料的跨跃成为可能；还为解决材料科学与凝聚态物理中若干重大科学问题提供了新的机遇。 金属玻璃是指金属合金的熔体在从高温冷却到熔点以下没有通过结晶的方式而直接被“冷冻”形成的固体。虽然人类到目前为止对“冷冻”形成玻璃的过程还不清楚，但已知玻璃中的原子或分子排列如同它们在高温那样杂乱无章。过去，人们要采用至少每秒10万度的冷却速度才能获得厚度为微米尺度的金属玻璃。现在，通过成分设计及采用小于每秒100度的冷却速度能够获得厚度为毫米到厘米尺度的金属玻璃，即块体金属玻璃。由于金属玻璃具有许多独特和优异的物理、力学和化学特性，因而在很多领域具有重要应用价值。金属玻璃的形成机理和结构以及金属玻璃在物理、力学与化学方面的本征特性等一直是现代材料与凝聚态物理的重要研究课题。 2 块体金属玻璃的发展 块体金属玻璃（bulk metallic glass）通常是指3维尺寸都在毫米以上的金属玻璃，20世纪70年代，陈鹤寿及其合作者用简单的吸铸法在相当低的冷速（103K ／s范围内）下制备出毫米直径的Pd－Cu－Si金属玻璃棒。该体系是最先发现的块体金属玻璃体系。20世纪80年代初，Turnbull和他的学生翟显荣采用一种叫助溶剂包裹的方法（Fluxing方法），制备出最大尺寸近厘米的PdNiP非晶合金。随后用同样的方法又发现一系列毫米级Pd基，Pt基金属玻璃。Pd基非晶合金具有很强的非晶形成能力，可以称之为第一代大块金属玻璃。但是Pd，Pt都很昂贵，加上制备工艺复杂，难以工业化推广。这类大块金属玻璃只能用于非晶物理的基础研究，应用价值较小。但这项工作证明，在合金中可以获得大块金属玻璃材料。寻找大块金属玻璃新体系的工作是相当艰苦的。 金属玻璃材料及物理的研究在20世纪80年代曾一度从热门变成冷门研究课题。那时候，只有为数不多的研究组仍在这一领域坚持工作。日本东北大学金属研究所
铜模铸造大块镁基非晶合金的研究与发展 肖同娜，秦春玲，王志峰，刘丽，赵维民 （河北工业大学 材料科学与工程学院，天津300130） 摘要：近年来，随着航空航天及汽车等领域的快速发展，对材料的轻质高强性能提出了越来越高的要求。镁合金具有密度低、比强度高、抗冲击、易回收、散热好、电磁屏蔽性好以及资源丰富等优点。镁基非晶合金无晶界、位错等缺陷，具有更优异的力学性能，在航空航天、汽车、精密制造、电子通讯与计算机、生物医学等领域具有广泛应用前景。大块镁基非晶合金材料已成为当前乃至今后重要的研究方向。本文主要对铜模铸造法制备的不同成分的大块镁基非晶合金的非晶形成能力、力学性能以及近年来的研究进展等方面进行了综述。 关键词：镁；铜模铸造；非晶合金；力学性能 Research and Development of Mg-Based Bulk Metallic Glass with Copper Casting XIAO Tong-na, QIN Chun-ling, WANG Zhi-feng, LIU Li, ZHAO Wei-min (School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China) Abstract: In recent years, with the rapid development of aerospace and automotive areas, the materials with light weight and high strength properties have been put forward higher requirements. Magnesium alloys have many advantageous properties such as low density, high specific strength, high impact resistance, easy to recycle, good heat dissipation and electromagnetic shielding, resource-rich and so on. Owing to the chemically homogeneous single-phase nature, Mg-based bulk amorphous alloys exhibit superior strength, low Young’s modulus and good corrosion resistance, which are different from their corresponding crystalline alloys. These properties together with being easy to process in a viscous state make them highly promising as an advanced material, such as in the aerospace, automobile, precision manufacturing, and biomedical fields. Research on Mg-based amorphous alloys have become current and even future important research directions. In this paper, the glass-forming ability, the mechanical properties and research progress in recent years of the Mg-based bulk amorphous alloys fabricated by copper mold casting are reviewed. Key words: magnesium; copper mold casting; amorphous alloys; mechanical properties 1960年美国的Klement等人[1]采用喷枪技术来急冷金属液体的方法，以106K/s的冷却速率制备 基金项目：河北省“百人计划”，编号：E2012100009；天津市科技支撑重点项目，编号：12ZCZDGX46100； 河北省自然科学基金，编号：E2012202017。 通讯作者：秦春玲，教授， E-mail: chunlingqin@https://www.doczj.com/doc/9b6662649.html,。
序号申请号专利名称 101134736.8低密度块状金属玻璃 203112932.3利用快速冷却技术制备块体金属玻璃的方法 302104348.5具有超大过冷区间的稀土铁基软磁金属玻璃 403117042.0金属玻璃视液镜或油窗的烧结方法 591111282.0金属玻璃观察镜烧结工艺 693110273.1金属玻璃制品 794191971.4含铍金属玻璃的形成 897197553.1用于机械共振式标志器监视系统的金属玻璃合金901103950.7新一代金属玻璃真空管太阳能热水器 1000814333.1过渡金属玻璃陶瓷增益介质 1100814770.1电化学过程用的无定形金属/金属玻璃电极12200710120355.4一种金属玻璃包覆金属丝复合材料的连续制备设备与工艺13200610144247.6一种塑性增强的大块金属玻璃材料及其制备方法14200710062739.5一种锆基块体金属玻璃及其制备方法 15200510049355.0压力诱导通过高温高压制备大块金属玻璃的方法16200510027266.6钇基块体金属玻璃合金材料及其制备方法17200510027265.1具有磁热效应的镝(或钆)基块体金属玻璃合金材料及其制备方法18200510020016.X 金属玻璃熔体的铸造成形方法及其装置 19200480027769.7金属玻璃体、其制造方法及装置 20200580009448.9金属玻璃叠层体、其制造方法及其应用 序号申请号专利名称21200610117313.0高强度Ni-Nb二元块体金属玻璃 22200580016993.0金属玻璃的成形方法 23200580016922.0在锆基金属玻璃表面上形成薄膜的方法以及锆基金属玻璃部件24200580016923.5锆基金属玻璃制品的表面着色方法 25200610162051.X金属玻璃专用纳米铁粉 26200510130556.3一种镍基块体金属玻璃及其制备方法 27200610130552.X镁基金属玻璃和硼粉烧结制备MgB2块体材料28200710064498.8一种电化学腐蚀金属丝制备多孔块体金属玻璃的方法29200580039078.3用于制造金属玻璃膜的溅射靶及其制造方法30200610085409.3大块金属玻璃复合材料中树枝晶球化的方法31201110099685.6具有拉伸塑性的大尺寸金属玻璃复合材料及其制备方法
项目名称：块体非晶合金的原子结构与强韧化机理 推荐单位：北京科技大学 项目简介： 块体非晶合金（BMG）具有传统材料无法实现的高比强度、大弹性变形、耐蚀耐磨、优异软磁等优异性能。在航空航天、精密机械、能源化工、信息和生物材料等领域都显示出了重要应用价值。 BMG的优异性能在于其特殊的原子排列结构，但目前人们对这方面的认识还很不清楚。因此，2005年《Science》将玻璃转变和玻璃的结构本质列为人类面临的125个主要科学问题之一。另一方面，BMG以其高强度而引起人们的关注，但受载时又很容易发生非均匀变形而突然脆断，严重限制了它在工程领域的运用。因而如何提高BMG的强韧性成为人们最关心的问题之一。 为此，我们在"863"、"973"、国家自然基金和教育部创新引智计划等项目支持下，利用高分辨电镜和同步辐射等技术、逆蒙特卡罗模拟和第一性原理分子动力学（AIMD）等方法对BMG原子层次上的堆垛结构进行了深入研究。同时，系统研究了含纳米、微米级晶体相的BMG强韧化和加工硬化问题，发展了一系列新型高性能块体非晶合金复合材料。该成果创新点如下： 1．创新性地运用AIMD等先进计算模拟方法，解决了多组元BMG原子结构难以准确描述的难题。在分析大量BMG中原子分布规律的基础上，提出了非晶合金原子堆垛普适模型。揭示了非晶原子堆垛是在球周期对称分布上叠加中程序尺度上的一维平移对称分布。这种呈壳层状分布的原子堆垛规律不受非晶合金组元种类、原子尺寸以及组元之间的化学作用等因素影响，代表了非晶合金原子结构上的一个普遍特征。由此，非晶转变是由液体结构对称转变到非晶结构对称的过程。并在分析大量BMG结构和性能数据的基础上，提出了非晶合金的结构性能关联。 2．通过在BMG中引入"形变诱导相变"的概念，内生形成了可在形变下产生马氏体相变的晶态增强相，研制出了具有大拉伸塑性和加工硬化能力的BMG复合材料。并发现通过对亚稳母相层错能的调控可以优化复合材料性能，非晶复合材料中的形变诱导相变表现为应变控制的马氏体相变特点，复合材料的加工硬化来源于晶态增强相对于非晶基体应变软化的有效补偿。该结果被Science发文评述认为：“相变韧塑化非晶复合材料极大的提升了非晶合金的潜在结构应用，并开辟了一个新的科学研究方向”。同时被Nature出版集团-亚洲材料（nature publishing group (npg)-Asia Materials）评述为近期材料领域的研究焦点之一，评述中称“该论文为在其它合金体系中开发大韧塑性非晶合金材料提供了一种新的思路，并对非晶态合金材料的实际工程应用起到极大的促进作用”。 3．揭示了非晶复合材料中非晶基体、不同特征晶态相的竞争机制和组织调控机理，阐明了非晶复合材料组织中稳态及亚稳相生产的热力学和动力学条件，通过合金化、控制凝固改变晶体相的析出趋势、晶格错配度、形核核长大特征，研究了不同特性晶态相、以及不同体积分数、分布状态对非晶复合材料整体力学性能的影响，开发出了组织、性能可控，具有实际应用价值的大尺寸块体非晶复合材料。 该项目发表学术论文189篇，总引用2902次。在Advanced Materials、Physical Review Letters等一流期刊发表的8篇代表论文被SCI 引用746次，他引582次，单偏他引最高160次。项目成果被邀请在包括国际块体非晶大会50分钟大会主旨报告在内的国际会议特邀报告20余次。或国家发明专利22项。获国际权威学者在Science、Progress in Materials Science、MaterialsToday等期刊上正面评述10余次。