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1、.第4卷第1期金属功能材料Vol4Nb.l1卯72elicFunctlonalMaterialsFeb.l卯7年月Mta]大块非晶材料的研究进展陈文智(冶金部钢铁研究总院国家非晶微晶合金工程技术研究中心北京1《刀粥1)摘要较详细地介绍了近几年发展起来的从液相直接制取大块非晶固体的原理及实验室工艺,综述了国内外在该领域的研究现状。关健词大块非晶合金临界冷却速度玻璃形成能力非均匀形核RrogressonResear比ofBulkAmor户ousAlloysennzCh不F诊hi(tionalAmorPhousandNanoetalli
2、neA』loysEngineeringNarys,,ResearchCentreClsRIBeiji飞l侧x犯l)ATRACTPrineiPlesandteehniquesofkingbulkarPhousaloysdireetlyfromtheBSrnamomelt,whieharedevefopedsincethelastfewyears,areintroduedindstail.Thedomes-tieandintemationalresearchworkinthisfield15reviewed.aao,eon,,KEYW
3、ORDSbulk印houslyriticalcoligrateglassfotionabilitymornahetergenousnucleation1、、细丝或粉末的.形式冷前言必须以薄带薄片.,自从1960年PDuwez教授用熔体急冷却以保证热量快速散出。由于形状的限,,法制得非晶合金至今对于非晶合金的研究制非晶合金材料的许多优良特性在实际应,.,用中不能充分发挥,取得了巨大进展某些合金系列已经得到了例如非晶合金Fe声,。,”广泛应用例如过渡金属一类金属型非的断裂强度高达3629Mpa(370kg/丫如n晶合金已应用于各种变压
4、器、传感器铁芯;果可以做成大块材料,其高强韧性将会十分非晶合金纤维被应用于复合材料的纤维强诱人.因此,人们很早就尝试用不同的方法化;某些非晶合金的良好催化性能已被研究制取大块非晶合金。早期首先用液相急冷法,。用来作为催化剂等等获得非晶粉末(或将用液相急冷法获得的非然而,迄今为止几乎所有实用化的非晶晶薄带破碎成粉末),然后用粉末冶金方法,、〔材料至少在某一个方向上的尺寸必须小于将粉末压制或粘结成型如压制烧结功l0()产m。这是因为,目前实用的非晶合金均爆炸成型‘圳、热挤压〔叭。、粉末轧制〔刀等。,,,采用液相急冷技术制取而这些材料的
5、临界但是由于非晶合金硬度高粉末压制的致,,.,冷却速度均大于10℃/s为此金属熔体密度受到限制压制后的烧结温度又不能超金属功能材料1卯7年,过其晶化温度(一般低于60℃)因而△G=0烧结后的整体强度无法与非晶颗粒本身的强因此:Tm=△H/△S。,由于粘结剂的加人使,,、度相比粘结成型时可见要得到低熔点就要减小烩变△H大块,而且粘结后△S。而增加合金中的组元数量可非晶材料的有效密度下降提高嫡变的性能在很大程度上取决于粘结剂的性质。,,有效提高△S降低熔点Tm即多元合金比这些问题使得粉末冶金大块非晶材料的应二元合金更容易形成非晶态。、
6、用遇到很大困难90年代初发现了具有极2.2提高合金的玻璃化温度,,低临界冷却速度的合金系列配合控制非均在某些材料的热容一温度曲线上随匀形核的凝固工艺可以在实验室中直接从液着温度的升高热容值有一急剧增大,该点的相获得大块非晶固体。本文着重介绍后一种温度称为玻璃化温度几,表现在DSC曲线方法的原理、制取工艺及国内外研究现状。上则是曲线在几处向吸热方向移动。由于2由液相直接制取大块非晶合金原理过冷金属熔液的结晶是在Tm与几之间发要得到大块非晶体,即在较低的冷却速生的,:因此若提高了爪(或比玻璃化温度,不:=几/Tm)则合金可更容易直接过
7、冷到爪度下也能获得非晶状态就要设法降低熔体,一的临界冷却速度亦即将熔体结晶的C曲以下而不结晶。线。1可以,C曲线2.3右移从图看出设法将合理的原子尺寸配合,,右移则可有效降低临界冷速Rc更容易获当合金中各组元的原子半径差超过10%得非晶相。这就要求从热力学、,,动力学和结时可以构成更加紧密的无序堆积导致更、小的自由体积、,构的角度寻找提高材料非晶形成能力降低更小的流动性其玻璃形成临界冷却速度的方法。二图能力显著增强2给出了部分元素的原子,尺〔8〕寸,2.4增加熔体的粘度以增大原子移动激______一________________
8、__一__________Tm生一非均活能烧梦均匀形核2.5抑制非均匀形核R饵明c1!通过熔体的纯化(减少杂质)和无容器,凝固可以使非均匀形核核心减少非晶形成能力增强。3大块非晶体的熔体直接制取时间一根据上述原理,人们主要从两个方面对:盯1金材熔体
