块体金属玻璃资料
不透明玻璃显现出的曙光--块体金属玻璃的发现与应用
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块体金属玻璃的形成
对金属合金， 从技术上实现图 & （ ’） 中途径 " 所
示的物理过程， 就能够获得金属玻璃 ! 从合金液的正 常熔化温度 ! ( 到玻璃化转变温度 ! + 这一熔体所处 状态称为过冷液体 ! 而玻璃态被认为是这种过冷液 体在结构上的冻结 ! 如何实现合金液的过冷而不发 生结晶是金属实现玻璃化转变的关键 ! 金属玻璃首先是在 &-%- 年由加利福尼亚理工 ［.］ 学院的杜威兹等人制备成功的 ! 他们采用一种快 速固化工艺， 即将高温合金熔体喷射到高速旋转的 铜辊上， 以 &#. / 0 1 的冷却速度快速冷却熔体， 以致 金 属 熔 体 中 无 序 的 原 子 来 不 及 重 排， 从而制得 23 * 45金属玻璃 ! 这种技术已被用于大规模生产金 属玻璃薄带， 现已达年产万吨的生产能力 ! !"# 液体过冷与金属玻璃的形成 金属合金熔化时， 其原子的三维点阵排列 （即长 程有序） ， 就被破坏了 ! 熔化后处于液态时， 原子在不 断迅速互相扩散的位置附近松动， 其特征是没有承 受剪应力的能力 ! 由于金属键是没有方向性的， 所以 金属熔体有高的流动性 （低粘度） 熔融硅酸 ! 相反， 盐、 硼酸盐以及类似物质的原子键是很强的共价键，
物理
域的又一次革命 ! 我们姑且对这种提法是否妥当不 加评论， 但从后面的进一步介绍将会使我们看到块 体金属玻璃在未来不仅是高技术领域， 而且在日常 生活的许多方面给我们带来很大的影响 !
度， 时入过冷液相区， 其后发生晶化 （结晶） 过程， 再 升高温度就使晶化后的固体熔化变成液体或熔体 ! 玻璃在经过过冷液相区时会吸收热量， 而在晶化时 又放出热量， 熔化时再吸收热量 ! 而当以足够快的速 度加热时， 玻璃通过玻璃化转变变成过冷液态， 最后 变成平衡的熔体或液体而没有晶化事件的发生 （途 径"） ! 从技术上来说， 将液体或熔体物质按图 & （ ’） 中 途径"实现玻璃化转变将是非常有意义的工作 ! 例 如， 对于金属合金来说， 这意味着制备出一类新材料 — — —金属玻璃； 而对于生物体 （如胚胎） 、 血液、 淀粉 等来说， 则意味着能够保持生物物质的结构状态和 活性， 实现生物体和物质的低温保存 ! 图 & （ ,） 中的 从低温向高温加热所涉及的转变， 对于许多在玻璃 态使用的材料， 将会对他们的物理和力学性能产生 不同的影响， 或者通过部分或全部晶化还可以实现 新的一类材料如大块纳米晶的制备； 而对于胚胎、 血 液和食品等只有经过图 & （ ,） 的过程 " 才能将其恢 复到原始的结构和特性 !
金属玻璃
如果用金属玻璃来代替变压器中 的硅钢片，可使变压器的空载损耗 减小2/3。照此推算，如果全国都 采用全属玻璃铁芯，每年可节电 100亿千瓦时，合50亿人民币。
• 经过多年攻关，我国科
学家今年在金属玻璃的制备 和机理研究上获得一系列重 大进展，并成功制备出用于 卫星太阳能电池等伸展机构 的金属玻璃材料。除了用于 卫星太阳能电池，科学家还 将金属玻璃粉体用于润滑等 领域，利用其高硬度、高弹 性、低摩擦系数等特性，提 高了润滑油的性能。（2011 年08月08日 扬子晚报 ）
• 金属玻璃也有缺陷
• 在室温拉伸载荷作用下，金属玻 璃块体材料几乎没有宏观塑性， 这成为其作为结构材料应用的瓶 颈。通常，在室温加载时，金属 玻璃发生高度局域化的剪切形变， 即形变集中于数量很少、宽度只 有几十纳米的剪切带内；而且剪 切带一旦形成便迅速扩展，导致 材料瞬间发生灾难性断裂。尽管 金属玻璃呈现宏观脆性，但在微 观尺度下单一剪切带内的局域剪 切应变却可以达到100%～1000%。
如何解决这一问题？
• 与宏观尺寸金属玻璃的室温形变与断 裂行为截然不同，微观尺度的样品不 仅表现出稳定可控的形变行为，而且 具有良好的拉伸塑性。小尺寸金属玻 璃可具有良好拉伸塑性的发现，不仅 有助于深入理解金属玻璃室温形变的 本质，也揭示了金属玻璃在薄膜和微 器件上的潜在应用价值。
谢谢
• 美科学家发明超强可 塑性金属玻璃比钢铁 更牢固
何纳乔利用感应熔炉 ，很快地将金属混合物溶化 变为金属玻璃
金属玻璃的用途
• 金属玻璃特殊的微结构使其具有许多普通晶态材 料所不具备的优良的学、化学及物理性能，使 之在机械、通讯、航空航天、汽车工业、化学工 业、运动器材乃至国防军事上都具有广泛的应用 潜力。
• 由于金属玻璃的低摩擦、高强度和搞磨损等特殊 性能，使它将在未来的太空探索中发挥着重要的 作用
金属玻璃 (2)
三，金属的制备方法
• 原子沉积法 • 原子积法制备金属玻璃时的冷却速度，一 般要比用液体急冷法的要高，故较易保留 那些沉其自由能比平衡相的自由能要大的 相 • 液体急冷法 • 大于10℃的速度急冷，在液体金属中比较 紊乱的原子排列保留到固体 则可获得金属 玻璃
何纳乔利用感应熔炉 ，很快地将金属混合物溶化 变为金属玻璃
金属玻璃
一，什么是金属玻璃？
• 金属玻璃是指熔融合金在冷却过程中不发 生结晶，而其内部结构中的原子呈长程无 序排列的一类材料。 • 金属玻璃相对于金属而言，它是无定型材 料，和玻璃相类似；而与一般氧化物相比， 其主要成分是金属元素，没有普通玻璃的 脆性和透明度，金属玻璃具有金属光泽， 可以弯曲，外属和玻璃的最大的差别在于： 金属在从液态冷却凝固的过程中 有确定的凝固点，原子按一定的 规律排列，形成晶体；而玻璃从 液态到固态是连续变动的，没有 明确的分界线，即没有固定凝固 点。因此，金属是一种典型的晶 体材料，它的许多特性是由其内 部晶体结构决定的；而玻璃却是 一种非晶体材料，固态玻璃和液 态玻璃内部原子呈无序紊乱排列。
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经过多年攻关，我国科 学家今年在金属玻璃的制备 和机理研究上获得一系列重 大进展，并成功制备出用于 卫星太阳能电池等伸展机构 的金属玻璃材料。除了用于 卫星太阳能电池，科学家还 将金属玻璃粉体用于润滑等 领域，利用其高硬度、高弹 性、低摩擦系数等特性，提 高了润滑油的性能。（2011 年08月08日 扬子晚报 ）
• 金属玻璃也有缺陷
• 在室温拉伸载荷作用下，金属玻 璃块体材料几乎没有宏观塑性， 这成为其作为结构材料应用的瓶 颈。通常，在室温加载时，金属 玻璃发生高度局域化的剪切形变， 即形变集中于数量很少、宽度只 有几十纳米的剪切带内；而且剪 切带一旦形成便迅速扩展，导致 材料瞬间发生灾难性断裂。尽管 金属玻璃呈现宏观脆性，但在微 观尺度下单一剪切带内的局域剪 切应变却可以达到100%～1000%。
金属玻璃是什么材料
金属玻璃是什么材料金属玻璃是一种特殊的材料，它具有金属的导电性和玻璃的非晶性结构。
金属玻璃最早由日本学者于1959年发现，其独特的性质使其在各种领域得到广泛应用。
那么，金属玻璃究竟是什么材料呢？接下来，我们将从其结构、性质和应用等方面进行介绍。
首先，我们来看金属玻璃的结构。
金属玻璃的结构是非晶的，也就是说，它的原子排列是无序的，而不像普通金属那样具有规则的晶体结构。
这种非晶结构使得金属玻璃具有很高的硬度和强度，同时也具有较好的弹性和韧性。
这种特殊的结构也使得金属玻璃具有优异的磁性和导电性能，因此在电子、通讯等领域有着广泛的应用。
其次，我们来谈谈金属玻璃的性质。
金属玻璃具有很高的玻璃化转变温度，这意味着在室温下它是固态的，而在较高温度下可以变成液态。
这种性质使得金属玻璃在制备过程中需要非常快的冷却速度，以避免形成晶体结构。
此外，金属玻璃还具有很好的耐腐蚀性和抗磨损性，这使得它在制造高性能零部件和工具方面有着独特的优势。
最后，我们来探讨一下金属玻璃的应用。
由于金属玻璃具有优异的性能，它被广泛应用于各种领域。
在电子行业，金属玻璃被用于制造高性能的电子元件和导线；在航空航天领域，金属玻璃被用于制造高强度和耐磨损的零部件；在医疗器械领域，金属玻璃被用于制造高精度的手术工具等。
可以说，金属玻璃在现代工业中发挥着重要的作用，其应用前景十分广阔。
综上所述，金属玻璃是一种具有特殊结构和优异性能的材料，它的发现和应用为人类的科技进步和生活带来了巨大的便利。
随着科学技术的不断发展，相信金属玻璃在未来会有更广泛的应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
大块金属玻璃
二、大块金属玻璃特点
大块金属玻璃在导电性，强度，导热性方面具有金 属的特性，但在原子排列上却又类似于玻璃的原子 一样呈无序排列。大块金属玻璃具有很高的强度、 硬度、弹性、刚性和优异磁学、耐腐蚀、耐磨损性 能等，它可以经受180°弯曲而不断裂，断裂韧性 值可达到钢的5倍。
三、大块金属玻璃的应用
大块金属玻璃
Bulk metall义
大块金属玻璃是一种具有较低冷却速度极限的非晶 态金属 , 非晶态金属是指在原子尺度上结构无序的 一种金属材料.大部分金属材料具有很高的有序结构， 原子呈现周期性排列，表现为平移对称性，或者是 旋转对称，镜面对称，角对称等。而与此相反，非 晶态金属不具有任何的长程有序结构，但具有短程 有序和中程有序 。
大块金属玻璃主要包括：高 比重高性Zr 基大块金属玻 璃及其纤维增强复合材料； 基超强大块金属玻璃或纳米 晶合金；Zr基、Al 基或 Fe 基大块金属玻璃耐磨、耐蚀 轴承套环状零件制造技术； 大块金属玻璃合金设计的 “多元短程序畴过冷”设计 软件。
基于大块金属玻璃具有良好 的力学、化学及物理性能, 而且逐渐突破了尺寸的限制 ,使之能制作成机械结构材 料、精密光学材料、模具材 料、耐腐蚀材 料、储氢材 料、软磁和硬磁材料,应用 于机械、电子、航天、汽车、 化工、军事等多领域。
谢 谢
Cu基块体金属玻璃的组织、热稳定性和力学性能研究
Cu基块体金属玻璃的组织、热稳定性和力学性能研究Cu基块体金属玻璃的组织、热稳定性和力学性能研究引言块体金属玻璃是一类具有非晶或胞内结晶组织的非晶态合金材料，其在制备工艺、组织结构和性能方面具有独特的特点。
Cu基块体金属玻璃是当前研究热点之一，其具有优异的热稳定性和力学性能，因此引起了广泛关注。
本文将探讨Cu基块体金属玻璃的组织特点、热稳定性和力学性能，并对其应用前景进行展望。
一、Cu基块体金属玻璃的组织特点Cu基块体金属玻璃具有非晶态或微胞内结晶的组织特点。
非晶态结构是指材料具有无规则的原子排列，呈现出均匀、各向同性的特征。
微胞内结晶是指材料中存在微米尺寸的胞内结晶区域，这些结晶区域插入在非晶矩阵中，并能够提高材料的强度和韧性。
Cu基块体金属玻璃的组织特点主要取决于材料的成分和制备工艺。
二、Cu基块体金属玻璃的热稳定性Cu基块体金属玻璃具有较高的热稳定性，可用于高温工作环境下的应用。
其热稳定性主要体现在两个方面：1. 熔化温度高：Cu基块体金属玻璃的熔点通常在600℃以上，较高于一般金属的熔点。
这意味着Cu基块体金属玻璃在高温下仍能保持稳定的非晶态结构。
2. 热膨胀系数低：Cu基块体金属玻璃的热膨胀系数通常在10^-6/K数量级，低于大多数金属。
这使得Cu基块体金属玻璃在高温下不易发生热应力，提高了其热稳定性。
三、Cu基块体金属玻璃的力学性能Cu基块体金属玻璃具有优异的力学性能，具体体现在以下方面：1. 高强度：Cu基块体金属玻璃的屈服强度通常可达到1000 MPa以上，比传统金属材料更高。
这是由于其非晶态结构和微胞内结晶区域的存在，使得材料具备较高的塑性变形能力和抗拉强度。
2. 良好的韧性：Cu基块体金属玻璃在强度的同时也具备较好的韧性，其断裂韧性值通常在50 MPa·m^1/2以上。
这意味着Cu基块体金属玻璃在承受冲击或载荷时能够有效抵抗断裂扩展，具备较好的抗疲劳性能。
四、Cu基块体金属玻璃的应用前景Cu基块体金属玻璃具有广阔的应用前景，在航空航天、汽车工业、能源领域等方面具有重要的应用价值。
Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力与力学性能的开题报告
Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力与力学性能的开题报告1. 研究背景金属玻璃是一种没有长程有序排列的金属结构，与晶态金属相比其具有许多独特的力学、热学、电学等性质。
随着合金材料的不断研究和发展，金属玻璃也得到了越来越多的关注。
特别是在高性能材料方面，金属玻璃的应用前景广阔。
Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃是一类新型的金属玻璃材料，具有优异的性能和前景。
其主要优点包括高强度、高韧性、高耐腐蚀性、高导电性等。
近年来，学者们已经开始关注Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的制备技术和性能研究。
本文旨在探究Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力与力学性能。
2. 研究目的本研究的主要目的是：（1）探究Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力；（2）通过对Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的硬度、韧性、强度等力学性能的测试，评估其力学性能。
3. 研究方法（1）制备Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃。
采用注射铸造的方法，在高压下将金属液注入预先准备好的铸型中，从而制备出Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃。
（2）利用X射线衍射分析、差热分析等技术对制备的Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃进行结构分析，探究其形成机制。
（3）采用万能试验机测试制备的Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的力学性能，如硬度、韧性、强度等。
4. 预期结果预期本研究可得到以下结果：（1）探究Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成机制，解释其形成能力。
（2）评估Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的力学性能，包括硬度、韧性、强度等。
（3）提出Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的应用前景，为其在材料领域中的进一步研究和应用奠定基础。
5. 研究意义Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃具有许多优秀的性能，包括高强度、高韧性、高耐腐蚀性、高导电性等。
研究其形成能力和力学性能，有助于深入了解其微观结构和性能，为其在材料领域的研究和应用提供科学依据。
块体金属玻璃制备技术的研究进展
手段 。块体金属玻璃的连接技 术包括激光焊 、 炸焊 、 爆 电子柬焊 、 熔融液相 连接 法和摩擦焊等 。采 用焊接 的方法 可将 块体金属玻璃连接在 一起 ， 以形成大尺寸甚至超 大尺寸 的块体金 属玻 璃； 电等 离子烧结可在很 短时 间内制备 多孔、 放 大尺 寸和具有一定塑性 的块体金属玻璃 ， 在制备具有优异软磁性 能的块体金属玻 璃上也具 有显著优 势； 电磁振 动法
可 以有 效 抑 制 晶 体 形核 ， 著提 高块 体金 属 玻 璃 体 系的 玻 璃 形 成 能 力 ， 而制 备 更 大尺 寸 的 块 体金 属 玻 璃 。 显 从 关键 词 块体金属玻璃 块体金属玻璃的连接 放电等离子烧结 电磁振动
中 图 分类 号 ： Ｇ ３ Ｔ １９
文献 标 识 码 ： Ａ
ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｏ ＭＧｓ ｐ ｒ ｌｓ ｉｔｒｎ ｒｃ ｓ ｎ ｌｃｒｍａ ｎ ｔ ｉｒｔ ｎｐ ｏ ｅ ｓａ ｅｒ ｖｅ ．Ｔｈ ｉｉｇ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｆｒＢ ，ｓ ａｋ ｐａｍａｓｎ ｅｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓａ ｄｅｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｖｂ ａｉ ｒｃ ｓ ｒ ｅ ｉｗｄ ｃ ｏ ｅｊ ｎｎ ｏ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｆｒＢＭＧｓ ｎ ｌｄｎ ａ ｅ ｅ ｍ ｌｉｇ，ｅ ｐｏ ｉｎｗｅｄｎ ，ｉｃｕ ｉｇ ｌｓ ｒｂ ａ ｗｅｄｎ ｘ ｌｓｏ ｌｉｇ，ｅｅｔ ｇ ｌ ｉ ｏｎ ｉ ｑ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｈｅ Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｏ ｌ ｅ ａ ｌｃ Ｇｌ ｓ ｅ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ ｔ ｅ ａ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓ ｆ ｒ Ｂｕ ｋ Ｍ ｔ ｌｉ ａ ｓ ｓ ＸＵ ｎ ｗｅ ，ＤＵ ｌｉ Ｈｏ ｇ ｉ Ｙｕ ｅ，ＣＨＥＮＧ ｉｌ Ｊａｉ ｎ，ＣＨＥＮ ａ ｇ Ｇｕ ｎ
铁基大块金属玻璃的开发与性能表征的开题报告
铁基大块金属玻璃的开发与性能表征的开题报告一、选题背景及意义铁基大块金属玻璃（Bulk metallic glasses，简称BMG）是一种新型的非晶态合金，具有高硬度、高韧性、高强度、良好的抗腐蚀性、高温稳定性等优异特性。
BMG是由于块体金属凝固熔体过程中，快速结晶体积增长被抑制而形成，具有特殊的结晶方式和晶粒尺寸（小于10nm）。
BMG因其优异性能，在汽车、航空、医疗器械、电子等领域都有广泛应用，例如汽车减震器、飞机结构材料、人造髋关节等。
但BMG开发的过程中，受到其复杂的合成过程、高制备成本和脆性等问题的制约，尚未得到广泛的应用。
二、研究内容和研究方法本文将围绕铁基大块金属玻璃的开发及其性能展开，主要研究内容包括：1.铁基大块金属玻璃的制备技术研究：通过研究不锈钢、铁基合金等金属材料的组成、加工工艺等条件，探索一种最优化的BMG制备工艺。
2.铁基大块金属玻璃的物理性质分析：利用SEM、TEM、XRD、DSC、Vickers硬度测试等手段，对BMG的组织结构、晶体结构、热力学性质和机械性能等进行分析研究。
3.铁基大块金属玻璃的应用研究：以汽车减震器为例，探讨在改善汽车减震器性能中铁基大块金属玻璃的应用方式。
本文将采用实验研究与数值模拟相结合的方法，通过对BMG样品的制备和性能测试，获得铁基大块金属玻璃的制备工艺以及性能特点，并通过数值模拟的方法，探讨其在汽车减震器中的应用。
三、研究成果预期1.获得一种最优化的铁基大块金属玻璃制备工艺，实现工业化生产；2.深入探讨铁基大块金属玻璃的物理性质，为其后续应用研究提供理论支持；3.通过数值模拟，探讨铁基大块金属玻璃在汽车减震器中的应用方式，为汽车减震器研发提供新思路。
四、研究计划安排1.前期调研：调研BMG的制备工艺、物性表征方法等；2.制备BMG样品：设计三组BMG样品，利用超音波振荡、球磨等方法制备；3.物性测试与分析：通过SEM、TEM、XRD、DSC、Vickers硬度测试等手段对其物性进行测试；4.数值模拟研究：对铁基大块金属玻璃在汽车减震器中的应用进行数值模拟研究；5.撰写论文：整理实验数据和研究报告，撰写毕业论文。
金属玻璃
金属玻璃发展的的几个问题
现在，我们对金属玻璃的了解还很不充分，还无 法通过调节其内部结构来改善其物理性能。对于 非晶态固体内部结构，现在还没有十分有效的研 究手段。现有的微观结构分析手段，如X光及中 子衍射仪器、电子显微镜、各种能谱等，对金属 玻璃内部结构探测和分析能力非常有限，只能通 过计算机模拟来推测金属玻璃的内部结构。
(2)原子沉积法
原子沉积法又可细分为:电解沉积法、化学沉积法、 真空蒸镀沉积法、离子贱射沉积法。上述沉积法主 要是制备非晶态合金薄膜(沉积在其他基材上)。而 现在也有用其他的方法制备块非晶态合金,其制备 方法有直接凝固法和粉末固结成形法,其中直接凝 固法又细分为:铜模铸造法、高压模铸法、吸铸法、 挤压铸造法、磁悬浮熔炼、静电悬浮熔炼等
(1)液态淬火法
这种方法的优点是制造设备简便,生产效率高。但缺 点是非晶态合金的形成能力有限,一般只能生产丝状、 带状的非晶态合金(要求冷速达到106℃/s)。由高频 电炉熔化母材合金(Ar气保护),液体在Ar气高压下经 喷嘴高速喷出液态合金束,经过一对超低温铜质轧辊 快速冷却,挤压得到非晶态合金丝或带
五、应用及前景
(1)电力行业。磁性研究是非晶态合金最 活跃的领域。电压变压器芯体要求材料 具有软磁性，软磁性越高，在芯体上损 失的能量越少。现在变压器普遍使用的 是硅钢片，而具有较高软磁性的金属玻 璃可以使变压器重量减轻1/3，能量耗损 减少1/3。
五、应用及前景
军事方面，由于其优异的力学性能，金 属玻璃可用来制造动能破甲、穿甲弹。 金属玻璃和钨复合制成的穿甲弹头，密 度高、强度大、穿甲性能好，具有自锐 效应，也具有贫铀弹头的高绝热剪切敏 感性，有望取代对环境造成严重危害的 贫铀弹。铁基金属玻璃可用于舰艇防腐、 防磁。
聚变堆第一镜材料块体金属玻璃表面特性
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ１ ２ ． ３，Ｎｏ． ２ １
Ｄｅ ．，２ １ ｃ ０１
文章 编 号 ： １ Ｏ— ３ ２２ １ ）２３ ２—４ Ｏ １４ ２ （ Ｏ １ １—３ ９０
Ａｌ ｓＮ ｉ Ｃ ｕ ｏ
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＿ 和玻璃 转 变温 度 ８
较 高 、 本 不 吸 氢 的块 体 金 属 玻 璃 Ｃ Ｂ ¨ Ｓ７ Ｔ ＿ 的表 面 光 学 特 基 ｏ ｉ８ ａ． ｇ Ｉ 。
性， 比较 了在 不 同的溅 射条 件下 ， 种块 体金 属玻 璃 的表 面粗 糙 度及 镜 面反 射 率 的演 变情 况 ， 时与 通 常使 用 两 同 的金 属 多 晶 Ｍｏ 一 镜材 料进 行 了 比较 。 第
表 面 粗 糙 度 增 大 ， 面 反 射 率 降低 ； 块 体 金 属 玻 璃 Ｃ ｅ Ｂ Ｓ Ｔａ ｓ 镜 而 ｏ ｚ ｉｓ 的表 面 粗 糙 度 减 小 ， 面 反 射 率 升 高 。 ． 镜 Ｘ射 线 衍 射 仪 （ ＲＤ 分 析表 明 ， 体 金 属 玻 璃 在 离 子 体 溅 射 过 程 中 ， 面微 结 构 具 有 自修 复 性 。 Ｘ ） 块 表
第一 镜 是核 聚变 等离 子体 光学诊 断 的重 要组 成部 分 ， 须长 时 间保 持 高 的反 射 率 ， 对 波 长 不敏 感 ， 而 必 且 从 准 确地反 映 工作 参数 ］ 。但 是 ， 由于第 一 镜直 接 面对等 离 子体 ， 到 高能 粒 子 的 辐照 和 沉积 污 染 ， 受 其工 作寿 命
行轰 击处 理 。结 果表 明 ， 品反射 率 的降低 相对 较少 。因此 ， 细致 的工 作仍 然 需 要 进行 ， 样 更 以揭 示 各 种非 晶
铁基块体金属玻璃及其复合材料的强韧化研究
利用X射线衍射分析仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、示差扫描量热仪（DSC）、万能材料试验机等实验手段系统研究了其显微结构、热稳定性及室温力学行为。主要的结论概括如下：（1）通过电弧熔炼/水冷铜模吸铸技术,利用适量的Ni部分替换Fe,获得了具有良好室温塑性变形能力的新型(Fe<sub>0.8</sub>Ni<sub>0.2</sub>)<sub>71</sub>Mo<sub>5</sub>P<sub>12</sub>C<sub>10</sub>B<sub>2</sub>块体金属玻璃,压缩塑性应变超过5%,这归因于其玻璃转变温度Tg和冷液相区△Tx的降低,在外载荷作用下,金属玻璃结构易于失稳而展现出更好的塑性变形能力。
（3）以Fe<sub>75</sub>Mo<sub>5</sub>P<sub>10</sub>C<sub>8.3</sub为初始合金,分别沿简化的Fe-Mo-（PCB）成分三角形中水平向右和右下角富Fe端方向开发了一系列玻璃基内生复合材料。研究发现,沿水平向右方向制备的复合材料,其第二相分布更均匀。
然而,随着Fe含量继续增加,Fe<sub>79</sub>Mo<sub>5</sub>P<sub>8</sub>C<sub>6.7</sub>B<sub>1.3</sub>复合材料中的α-Fe韧性相体积分数增加的同时,在枝晶间还析出一些Fe<sub>2</sub>MoP<sub>12</sub>硬脆相,使得Fe<sub>79</sub>Mo<sub>5</sub>P<sub>8</sub>C<sub>6.7</sub>B<sub>1.3</sub>合金的断裂方式以沿晶断裂为主,导致缺口断裂韧性下降。
CuZrNb块体金属玻璃的形成能力和低温电阻的研究
CuZrNb块体金属玻璃的形成能力和低温电阻的研究王志新;李倩;卢金斌【摘要】采用铜模吸铸方法制备出直径为1mm的Cu60Zr40-xNbx(x=2,5,8)合金.对合金的结构分析表明,Nb含量的改变对合金非晶形成能力有很大影响,当Nb 含量为5%(原子百分比)时,合金可以形成完全非晶.低温电阻测试结果表明,Nb含量的变化会明显改变合金的低温电阻率,Nb含量为2%时,合金的电阻率随温度下降而上升,而含量为5%和8%时,电阻率随温度下降而下降.与晶化前相比,Cu60Zr35Nb5块体金属玻璃晶化后电阻率较晶化前有所降低,在低温时由非晶态的部分超导转变为晶化态的超导.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2010(041)012【总页数】3页(P2080-2082)【关键词】Cu60Zr40-xNbx(x=2,5,8)合金;非晶形成能力;电阻率;晶化【作者】王志新;李倩;卢金斌【作者单位】中原工学院,材料与化工学院,河南,郑州,450007;中原工学院,材料与化工学院,河南,郑州,450007;中原工学院,材料与化工学院,河南,郑州,450007【正文语种】中文【中图分类】TG166.2由于金属玻璃具有独特的组织和性能,近年来一直是人们关注的热点[1-3]。
在致力提高玻璃形成能力、获得更大尺寸的同时,对各种使用性能也进行了许多有益的研究,如热稳定性、断裂韧性、耐蚀性等,这对于金属玻璃的工程应用起到了很大的促进作用[4-6]。
导电性是金属的重要性能,早在20世纪七八十年代,人们就对金属玻璃的电阻很感兴趣[7,8],随着大尺寸块体金属玻璃的成功制备和测试技术的发展,关于金属玻璃的导电性的研究取得了一定的进展。
李勇等的研究表明Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5块体金属玻璃的超导转变温度为1.84K,且具有负电阻温度系数[9]。
M.B. Tang等制备出具有超导性能的La60Cu20Ni10Al10块体金属玻璃[10]。
大塑性Zr_(62.4)Cu_(14.4)Ni_(9.6)Al_(9.6)Fe_4块体金属玻璃的制备及塑性变形
大塑性Zr_(62.4)Cu_(14.4)Ni_(9.6)Al_(9.6)Fe_4块体金属玻璃的制备及塑性变形金属玻璃是指主要组成成分为金属元素且空间原子排布表现为短程有序、长程无序特点的非晶态合金。
由于其独特的结构特点,它表现出优异的物理、化学、生物及力学机械性能,比如高的强度和硬度,高弹性和韧性以及耐腐蚀性能等。
这些优异的特性使金属玻璃成为一种潜在的具有极大应用前景的新型功能材料,但由于剪切局域化和应变软化,室温下金属玻璃的变形高度集中在剪切带上,通常主剪切带会沿与加载载荷45°方向快速扩展,最终形成裂纹导致灾难性断裂,这极大的限制了金属玻璃的应用。
研究表明金属玻璃的性能对成分极其敏感,通过元素掺杂这一种常见的冶金手段可以有效地改善金属玻璃的脆性这一致命缺点。
因此,通过元素掺杂开发具有良好玻璃化形成能力,高强度且塑性优异的新型金属玻璃体系是很有意义的。
同时对金属玻璃塑性变形中剪切带分布演化的定性、定量分析也有助于我们进一步理解金属玻璃的非均匀塑性变形。
此外,变形后的金属玻璃剪切带相比于基体具有较低的原子密度,可以看作“玻璃-玻璃界面”,而当剪切带间距达到纳米尺度,将会得到一种新型材料“纳米玻璃”。
这种在金属玻璃中引入大量剪切带的方法为制备完全致密的纳米玻璃提供了新思路。
因此本实验通过研究纵横比,表面修饰等对金属玻璃剪切带数目及密度的影响,以期望探索得到制备纳米玻璃的最佳条件。
本文通过对脆性金属玻璃体系Zr<sub>65</sub>Cu<sub>15</sub>Ni<sub>10</sub>Al<sub>10</sub>进行成分调节,开发了兼具良好玻璃化形成能力,超大塑性和高硬度的新型金属玻璃Zr<sub>62.4</sub>Cu<sub>14.4</sub>Ni<sub>9.6</sub>Al<sub>9.6</sub>Fe< sub>4</sub>。
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❖ 气相氢化处理后块体金属玻璃的屈服强度也未发生 改变。
❖ 通过对块体金属玻璃进行气相氢化处理可以 明显提高其塑性。
❖ 随着加热速率的增加，块体金属玻璃的热稳 定性增加。气相氢化处理并不改变块体非晶 合金的热稳定性。
块体金属玻璃的制备和性能 研究
项目组员：戴良娟 张远航 马成斌
指导老师： 杜宇雷
高硬度
高弹性应 变
超高耐蚀 性
高断裂强 度
短程有序 长程无序 的无缺陷 玻璃态结
构
过冷液相 区超塑性
缺点：室温塑性差
如何改善 室温脆性
目前国际上主要采用 在块体金属玻璃基体 上引入第二相的方法， 形成块体金属玻璃复 合材料，使块体金属 玻璃的塑性较之前的 纯非晶块体金属玻璃 有大幅度提高，主要 的两种技术方法为内 生法和外加法。
Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5
基体成分选择
原因： ❖ 由于Zr基具有强大的玻璃形成能力和宽大的过冷液
相区，能够利用不太复杂的设备较为容易地制备出 质量很好的块体非晶合金。 ❖ 同时Zr基块体金属玻璃又显示出优异的力学性能， 高强度、超塑性、高弹性、高硬度、高耐磨性、高 耐腐蚀性和优异的加工成型性能，具有乐观的工业 应用前景。
BMG的力学性能分析
❖ 结果分析：
①在充氢前后BMG的屈服强 度变化不大；
②充氢前后塑性有明显变化。 充氢前的BMG几乎没有塑 性，充氢后的BMG塑性显 著提高。
扫描电镜断面观察
未氢化处理的块体金属玻璃
氢化处理的块体金属玻璃
实验结论
❖ 可对块体非晶合金材料进行气相氢化处理，也可对 任意形状的块体非晶合金结构件进行气相氢化处理 。
两大弊端！！
改变微观 结构
通过引入第二 相提高塑性
无法保证 全玻璃态
降低性能
难解决已成 型的构件
块体金属玻璃室温塑性改善的创新
❖ 新型的提高块体金属玻璃塑性方法的研制和开 发已是势在必行。
❖ 不是在块体金属玻璃中引入第二相改变材料本 身的性能来提高其塑性，而是通过对块体金属 玻璃结构件进行氢化处理来提高其塑性。
③块体金属玻璃在充氢前后的DSC曲线基本保持一致，说明氢 化处理对块体金属玻璃的热力学稳定性无影响，金属玻璃氢 化处理后仍保持与之前一致的热力学稳定性。
BMG的力学性能分析
❖ 准静态压缩实验 单向压缩试验的应力状 态软性系数α=2，比拉 伸、扭转、弯曲的应力 状态都软，所以主要是 用于拉伸时显脆性的金 属材料的力学性能测定， 以显示该材料在塑形状 态下的力学性能。
块体金属玻璃的制备
❖ 母合金熔炼
在高纯氩气保护下，利用 熔炼Ti纯金属去除腔内氧气， 利用水冷铜坩埚非自耗电弧 熔炼母合金。母合金至少熔 炼5次并进行电磁搅拌保证
成分的均匀。
❖ BMG成型
铜模喷铸-吸铸技术
金属纳米（非晶）制备与受控凝固 系统
BMG的氢化处理
❖ 气相氢化
主要思想
①块体金属玻璃中的Zr、Ti等元素与氢有较强的亲和力。 ②块体金属玻璃中的Ni等元素对氢的吸附有催化作用。 ③块体金属玻璃中存在大量的自由体积、短程有序结构中存在
能量状态不同的大量四面体间隙，有利于氢的占据。
微观结构
XRD 衍射 分析
试样性能 对比分析
热力学稳定性
DSC 热力 学性 能分 析
力学性能
准静态 压缩
力学性 能分析
扫描 电镜 断面 观察
XRD衍射分析
❖ 由图可见：充氢前后的 BMG的X射线衍射图像 均为漫散峰，这说明： 充氢不改变原BMG的非 晶结构。
❖ 对块体金属玻璃进行氢化处理目前有两方式： 电化学氢化，这种氢化方式时间长，而且对块 体金属玻璃基体有腐蚀作用；另一种是气相氢 化，能提高其塑性。
实验内容
微观结构
块体金属玻 璃试样制备
部分块体金 属玻璃试样 的氢化处理
性能对比分 析
热力学稳定性 力学性能
块体金属玻璃的成分选择
研究对象：Vitalloy 1 （vit1）
DSC热力学性能分析
未氢化的BMG的DSC分析
氢化后的BMG的DSC分析
DSC热力学性能分析
①每条曲线上都出现了吸热峰和晶化放热峰，都具有明显的玻 璃转变和晶化过程。明显的玻璃转变和晶化反应进一步证明 了这些合金样品的非晶结构。
②随着加热速率的增加，玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx均向高 温区移动，其过冷液相区δT也逐渐变宽并向高温区移动。这 一现象说明玻璃转化和晶化均具有显著的动力学效应。加热 速率增加，块体金属玻璃的热力学稳定性增加。