块体非晶材料制备简介

BREAD PPT DESIGN Northeastern University
研究方向
（1）通过非晶相的晶化获得纳米晶相, 得到纳米弥散分布的非晶复合材料, 从而获得所需的性能。尽管具有纳米颗粒弥散分布的非晶合金具有更为广 阔的应用前景, 但是如何控制纳米晶体颗粒的种类、尺寸的大小和体积分数, 仍是一个亟待解决的问题; （2）具有大的过冷液相区和大的玻璃形成能力的新型系列大块非晶合金的 研发; （3）非晶粉末固结成形工艺的出现, 使大块非晶在一定程度上可以突破临 界冷速过低对尺寸的限制, 使得制备更大尺寸的非晶成为可能, 具有重要的 研究价值与广阔的应用前景。
BREAD PPT DESIGN Northeastern University
特点优势
（1）优异的力学性能 目前已开发出来的Zr基非晶合金的断裂韧性可达60MPam1/2 ,且在高 速载荷下具有非常高的动态断裂韧性，在侵蚀金属是具有自锐性 ，是目 前最优异的穿甲弹芯材料之一。 （2）良好的加工性能 在非晶转变温度附近，La-Al-Ni非晶合金的延伸率可达到15000%， 其他的一些大块非晶材料在塑形变形过程中亦显示出不同程度的超塑性， 因此在实际材料中可针对不同的用途对大块非晶合金材料进行各种塑形加 工变形。 （3）优异的抗腐蚀性能 现有的各种大块非晶材料与同类晶态合金相比，其抗腐蚀性能均有显 著的提高。 （4）优良的化学活性 极好的化学反应催化剂和光催化剂。 （5）优良的软磁、硬磁以及独特的膨胀特性等物理性能
BREAD PPT DESIGN Northeastern University
Northeastern Univerቤተ መጻሕፍቲ ባይዱity
谢谢！
Northeastern University
大块非晶简介
发展历史
非晶态合金不具备长程原子有序，也叫玻璃态合金或金属玻璃。 历史上第一次报道制备出非晶态合金的是Kramer，采用蒸发沉积法。 此后不久，Brenner声称用电沉积法制备出Ni-P非晶态合金。 50年代末期，哈佛大学材料学家Turnbull首次提出了利用熔体快速冷却的方 法制备非晶态合金的设想。 1960年，Duwez等人采用熔融金属急冷制备出Au-Si非晶态合金薄片。 受制于冷却速度（>105K/s)，只能制备薄片、薄带、细丝、粉末等。 1989年，日本东北大学Inoue首次突破冷速限制，通过水淬法和铜模铸造法 制备出毫米级Ln基多组元大块非晶合金。 1993年，美国加州理工大学Johnson成功制备含Be的Zr基大块非晶合金。
BREAD PPT DESIGN Northeastern University
制备方法
三种主要制备思路 （1）从液相中直接提取：加快设备的冷却速度或者寻找低临界冷速合金 系。方法：水淬法、铜模铸造法、吸入铸造法、高压铸造法、磁悬浮铸造 法、单向熔化法、电弧加热法等。 （2）先制备低维的非晶粉末、条带，再通过烧结、焊接工艺制备成块体 非晶。方法包括传统粉末冶金法、放电等离子烧结、爆炸烧结、爆炸焊接 等。 （3）利用扩散反应动力学对固态晶体进行各种无序化操作使之演变成非 晶相从而实现由固态晶体直接转化成固态非晶体
BREAD PPT DESIGN Northeastern University
存在问题
（1）如何获得更大的尺寸。虽然目前所制备的块体非晶截面尺寸可以达到几十 mm , 但是尺寸因素仍是制约其应用的一个重要因素。 （2）如何提高稳定性。非晶是一种亚稳材料, 在某些条件下将发生结构弛豫, 向 稳定结构转变。 （3）如何降低成本。目前制备大块非晶的母合金中大部分含有稀有金属, 成本 很高。 （4）如何改进制备工艺。熔体水淬法操作简单, 但有一定的局限性, 对于那些与 石英管壁有强烈反应的合金熔体不宜采用此法, 其熔体冷却效率也不如铜模高。 粉末固结成形法制备的样品, 不仅要满足致密, 而且要避免晶化, 所制备的块体材 料在纯度、致密度和成形等方面都受到很大限制, 效率也有待提高。定向凝固法 适于制作截面积小但比较长的样品, 一般只适用于非晶形成能力较强的体系。