块体非晶
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非晶合金材料发展趋势及启示摘要:金属材料的发展与人类文明和进步息息相关。
非晶合金材料是一类原子结构长程无序,具有独特优异性能的新型金属材料。
近年来,非晶合金材料的研发、相关科学问题的研究、在高新技术领域的应用得到快速发展,并对金属材料的设计和研发、结构材料、绿色节能材料、磁性材料、催化材料、信息材料等领域产生深刻的影响。
为此,文章在回顾非晶合金材料研究和研发历史过程的基础上,分析了当前其学科的前沿科学问题、发展方向,以及我国在该领域发展的问题、机遇和挑战,并提出相应的启示和建议,以期为加快新金属材料的发展,特别是在高新技术领域的应用提供管窥之见。
金属材料与人类万年文明发展史息息相关,金属材料的开发和使用,往往成为划分人类不同文明时代的里程碑,如青铜时代、铁器时代、钢铁时代等。
每次金属材料的发展都会极大地推动人类社会文明和生产力的巨大进步。
非晶合金是近几十年来通过现代冶金新技术——快速凝固技术和熵调控理念——抑制合金熔体原子的结晶,保持和调控熔体无序结构特征而得到的一类新型金属材料,也称金属玻璃,或液态金属。
这种材料是通过调制材料结构“序”或“熵”这一全新途径和理念而合成的,兼具玻璃、金属、固体、液体等物质特性的新金属材料;其颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路(图1),突破金属材料原子结构有序的固有概念,把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度,改变了古老金属结构材料的面貌。
非晶、高熵等无序合金在基础研究和技术应用中已表现出重要意义和战略价值,在能源、信息、环保节能、航空航天、医疗卫生和国防等高新技术领域发挥着愈加重要作用。
无序合金领域的基础研究将继续推动材料科技革命和对材料行为的更深入理解,并能产生新的材料设备和系统。
图1非晶合金等无序材料探索途径和传统晶态材料探索途径的比较1非晶合金材料的研发态势及进展1.1非晶合金研发态势非晶合金材料的研发出现过4次高峰,已研发出铁、铜、锆和稀土基等近百种非晶合金体系。
浅谈非晶态焊接材料的特点摘要:非晶态焊接材料有着良好的物理、化学与力学性能,组织细化,杂质少,纯度高。
被广泛应用在工业生产领域,将成为下一阶段一种非常具有前景的材料。
本文主要针对非晶态焊接材料的特点、类型、应用等进行分析。
关键词:非晶态焊接材料;特点;应用非晶态焊接材料是一种新型材料,兼具金属与玻璃的特性,力学性能与化学性能突出,表现出良好的应用前景。
在多种领域都有着广泛的应用,尤其是在焊接材料上,体现出了一种奇妙的效能,受到了业界的认可。
1 非晶态焊接材料的特点1.1 化学特点非晶态焊接材料成分和组织均匀,在液态时,也可以保证材料的均匀性,且材料其中没有粗大化合物,组织细化,杂质少,纯度高。
在制取材料的过程中,不需要进行其他特殊处理,不会受到外界因素的影响,目前,已经有大量的非晶态焊接材料研制出来。
其成分均匀,柔韧性高,在生产过程中,可以根据要求制成所需形状,尽可能的减少了材料的浪费。
1.2 物理特点非静态焊接材料也有着理想的湿润性,在加热处理时,可以实现均匀的熔化,不会出现分层问题,但是由于其结构特点不稳定,在临近熔化状态时,也会有晶体释放出来,释放出热能。
在凝结之后,会形成一种合金晶体结构,与传统的粉质材料相比,非晶态焊接材料在生产的过程中污染很小,符合节能环保的要求。
此外,非晶态焊料是随着熔体快淬技术发展起来的,具有非晶结构,即使是形成了微晶结构,晶粒和相尺寸也远远小于常规工艺制造的晶态产品。
由于成分组织非常均匀,它们可以在一个相当窄的熔化区间熔化。
这是因为不同元素的原子熔融成液相所需的扩散距离要小很多,缩短焊接时间,减少母材由于退火而引起的性能损失。
更重要的一点是,由于非晶态带材的韧性,焊料可方便的制成各种形状预置于焊缝中。
由于制造工艺简单,非晶钎料具有非常少的杂质含量。
2 非晶态焊接材料的应用2.1 铜基非晶态焊接材料的应用铜基非晶态焊接材料可以根据需要制成所需形状,流动性高,能够替代传统的合金材料,目前应用最多的就是在低压电器触头材料领域中,此外,温控器、保安器、换向器中也可以使用铜基非静态焊接材料,可以满足使用性能。
快速凝固铝合金的组织与性能摘要:速凝固技术;过去对凝固过程的模拟只考虑在熔融状态下的热传导和凝固过程中潜热的释放,很少考虑金属熔体在型腔内必然存在的流动以及金属熔体在凝固过程中存在的流动,目前,快速凝固技术作为一种研制新型合金材料的技术一开始研究合金在凝固时的各种组织形态的变化以及如何控制才能到符合实际生活,生产要求的合金着重研究高的温度梯度和快的凝固速度的快速凝固技术正在走向逐步完善阶段。
快速凝固原理及凝固组织:快速凝固是指通过对合金熔体的快速冷却(≥104-106k/s)或非均质形核备遏制,是合金在很大过冷度下,发生高生长速率(≥1-100cm/s)凝固。
由于凝固过程的快冷,起始形核过冷度大,生长速率高是古冶界面偏离平衡,因而呈现出一系列于常规合金不同的组织和结构特征,加快冷却速度和凝固速率所应起的组织及结构特征可以近似用表来表示。
本实验利用真空系统下的金属熔液快速凝固装置,获得高真空后,充入一定压力的惰性气体,熔炼铝合金在熔融状态下以细直径金属液柱方式喷射到铜模具中,液流发生横向铺展并在纯铜模具中快速凝固。
由于整个过程的浇注时间在很大程度上被分散、延迟,热耗散可以快速、充分进行,从而可获得层状铝合金。
关键词:铜模具;射流沉积;亚稳块体材料;层状复合材料The Study on the Aluminum Alloy by Rapid Solidification Based on Reciprocate MotionCooling ModelAbstract:Rapid solidification is the way to get the non-steady state metal by the rapid cooling much more fast than the cooling rate for the equilibrium materials, and amorphous, nano-crystalline and some limiting structural or functional materials can be obtained.In this work, jet solidification in the cooling model with the computer controlled reciprocating motion protected under vacuum or inert gas was used to obtain the layer Al alloys. After the Al alloy was molten in a quartz tube, the alloy liquid was jet out ofa little hole under the tube inside a copper die by high pressure Ar gas, and alloy liquid lateral spread and solidify in the model. The process were repeated foe many times, and accumulation like a wall growing up. Since the pouring time of the entire process was delay and dispersed, heat was quickly and fully dissipated, so the bulk layer Al alloy was obtained. The alloy be with the high density and fine structure.Microstructure observation, hardness testing, tensile test were carried out for the alloy. The aluminum alloyBy precise control of the working parameter, the test was adjust to obtained the needed materials. The interface of multi-layer homogeneous composite was studied, such as superheat of the molten metal, the relationship between the liquid jetting parameters and solidification process, metallurgical complex process, heat dissipation process and control of the materials deposition growth process were also analyzed. The experiences was obtained for the fabrication of multi-layer deposition composites of high melting point metals and alloys.Keywords:reciprocating motion; jetting sediment; metestable bulk materials;composite materials目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 铝合金及其主要分类 (1)1.2.1 铝合金的分类 (1)1.2.2 变形铝合金 (2)1.2.3 铸造铝合金 (2)第2章实验方法 (2)2.1实验原理 (2)2.2实验设备 (3)2.3实验过程 (4)第3章实验结果与讨论 (5)3.1铝合金试样的制备 (5)3.2层状铝合金的组织 (6)3.3硬度测试实验结果 (6)3.4快速凝固的冷速 (6)第4章结论 (7)第1章绪论1.1非晶材料简介非晶合金具有长程无序、短程有序的结构,与晶态合金相比,具备许多特有的性能,如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等,为材料科研工作者开发高性能的功能材料和结构材料提供了巨大的潜力。
⾮晶态合⾦制备⾮晶态合⾦制备摘要:⾮晶合⾦具有优异的⼒学性能 ,耐腐蚀性能 ,软、硬磁性能以及储氢性能等 ,在机械、通讯、航空航天、汽车⼯业乃⾄国防⼯业上都具有⼴泛的应⽤潜⼒,因此成为了新材料领域研究的热点之⼀。
本⽂回顾了⾮晶的发展史 ,对⾮晶制备⽅法进⾏了概括分类 ,并对它们的优缺点进⾏了讨论和对⽐。
Study of amorphous alloy preparation methodAbstract:Amorphous alloys have become one of the hot spot s of the new materialsresearch, because of their excellent mechanical, corrosion-resistant, magnetic, hydrogen storage properties, and their widely application potential in machinery , communications , aero space , automotive industry , as well as in defense industry. The history of the amorphous alloys development is reviewed. Then, the amorphous alloys preparation methods are summed up, and their advantage sand disadvantages are discussed and compared.⾮晶合⾦发展概述⾮晶态合⾦不具备长程原⼦有序,也叫玻璃态合⾦,是新型材料研究的热点之⼀。
⾮晶合⾦具有优异的⼒学性能(⾼的强度、硬度等) ,耐腐蚀性能,软、硬磁性能以及储氢性能等,在机械、通讯、航空航天、汽车⼯业乃⾄国防军事上都具有⼴泛的应⽤潜⼒。
稀土元素Gd对Zr基块体非晶合金形成能力的影响梁顺星;宗海涛;宋爱君;张卫国;马明臻【期刊名称】《特种铸造及有色合金》【年(卷),期】2008(0)S1【摘要】利用铜模铸造制备了一系列含Gd的Zr基块状非晶合金,用X射线衍射和差示扫描量热法研究了稀土元素Gd对Zr基块体非晶合金的形成能力、结构变化、热稳定性的影响。
结果表明,Gd的加入增大了Zr基块体非晶合金的平均原子间距,改变了Zr基非晶合金的近程有序区和原子排列。
Gd含量从1%增加到10%,ΔTx从50.1K减小到33.9K,即非晶合金的稳定性减弱,但是Gd含量为5%时,约化玻璃转变温度Trg出现了最大值0.7016,显示了非晶合金的形成能力有所提高。
【总页数】3页(P277-279)【关键词】大块非晶合金;热稳定性;玻璃形成能力【作者】梁顺星;宗海涛;宋爱君;张卫国;马明臻【作者单位】燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室;河北科技师范学院【正文语种】中文【中图分类】TG139.8【相关文献】1.稀土元素对Zr—Al—Cu非晶合金形成能力影响的亚规则模型 [J], 王霞;刘云;杨培刚;张淳;彭好军;谢浩文;刁一峰;刘丽萍;廖树帜2.冷却速率对Zr基块体非晶合金塑性变形能力的影响 [J], 张婧;逢淑杰;张涛3.Zr基块体非晶合金玻璃形成能力与压铸成型性能研究 [J], 王浩杰;陈双双;胡强;邓希达;邹继兆;谢盛辉;钱海霞;曾燮榕4.Nb对Zr基块体非晶合金热稳定性、非晶形成能力及机械性能的影响 [J], 孙民;柳林;王敬丰;刘兵5.稀土Gd掺杂对锆基块体非晶合金玻璃形成能力及力学性能的影响 [J], 孙亚娟;魏先顺;黄永江;沈军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
非晶的制备材料化学非晶材料的制备方法姓名:学号:2016.11摘要:自从1960年美国加州理工学院杜威P.Duwez教授采用急冷方法制得非晶体至今,人们对非晶体的研究已经取得了巨大的成就,非晶硅以及其他非晶半导体、非晶的合金等一系列非晶产品已经得到了广泛的应用。
例如,过渡金属-类金属型非金属合金已经开始用于各种变压器、传热器铁芯;非晶合金纤维已经被用来作为复合材料的强化纤维;非晶铁合金作为良好的电磁吸波剂,已用于隐身技术的研究领域;某些非晶合金具有良好的催化性能,已被开发用来制作工业催化剂。
非晶硅和非晶半导体材料在太阳能电池和光电导器件方面的应用也已相当普遍。
[1]非晶由于其优异的物理性能,尤其是力学性能,日益引起注意。
本文就概述了一些常见的非晶的制备方法。
引言:对于自然界中各种形态的物质,按照原子的堆垛方式进行分类,可将这些物质分为两大类,一类称为有序结构组成的物质,另一类称为无序结构的物质。
晶体的原子结构堆垛为典型的长程有序结构,而气体、液体和诸如非晶态固体的原子堆垛都属于长程无序、短程有序结构,气体相当于物质的稀释态,液体和非晶固体相当于凝聚态。
非晶合金属于典型非晶态固体,相对于传统的晶体金属或合金来说,其具有长程无序、短程有序(或是中程有序)的结构特点。
正是这种独特结构的寻在,才能使非晶体表现出更好得优异的物理和化学性能。
而非晶合金的原子进行排列是因为存在脆性的类似于氧化玻璃的特点,因此又被称为金属玻璃。
非晶合金机构内部因为没有晶界、层错等缺陷,因此具有惊人的抗腐蚀性能,不存在偏析及异相等结构。
从热力学上讲,非晶合金是一种亚稳态结构,它的原子结构呈现出长程无序排列,有序性被严格限制在几个原子的尺寸范围内,非晶合金在一定的热力学条件下将转变为能量更低的晶态结构。
非晶材料这些特殊性质决定了其性能与晶体金属有很大差异,具有高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等特有的优异性能。
[2]正文:一、制备原理要获得非晶态,最根本的条件就是要有足够快的冷却速度,并冷却到材料的再结晶的温度以下。