高熵非晶合金资料研究报告人.ppt

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1、高熵非晶合金材料研究报告人:李瑞2015年05月14日一非晶合金的发展历史1920-1960非晶合金材料探索及相关理论发展期利用气相沉积法和电沉积法制备非晶薄膜，如Sn-Cu和Ni-P合金1960-1980非晶合金发展的第一个高峰期1960s初Duwez教授利用甩带法制备出Au-Si合金薄带1970s陈鹤寿利用水淬法制备出1～3mmPd-Cu-Si块体非晶合棒1980s初Turnbul利用熔融玻璃净化法制备厘米级Pd-Ni-P非晶1980s末期非晶合金的研究进入快速发展时期。日本东北大学的A.Inoue和美国加州理工的W.L.Johnson利模浇铸法制备了La-A

2、l-Ni-Cu,Mg-Y-Ni-Cu,Zr-Al-Ni-Cu,Cu-Ti-Zr,Zr-Ti-Cu-Ni-Be等新型块体非晶合金体系。二非晶的结构特征非晶体与晶体都是由气态、液态凝结而成的固体，由于冷却速率不同，造成结构的迥然不同。晶体是典型的有序结构，原子有规则地排列在晶体点阵上形成对称性；非晶态与气态、液态在结构上同属无序结构，它是通过足够快的冷却发生液体的连续转变，冻结成非晶态固体。晶体、非晶体、气体原子排列示意图晶体非晶体气体二非晶的结构特征非晶材料微观结构上的基本特征：1存在小区间的短程有序，在近邻或次近邻原子的键合具有一定规律性，但长程无序2亚稳态材料：

3、温度升高，非晶材料会发生明显的结构转变，但亚稳态转变到自由能最低的稳态须克服一定的能量势垒，因此这种亚稳态在一定温度范围内长期稳定存在；当加热温度超过一定值Tx(晶化温度)后就会发生稳定化转变，形成晶态合金。3在低于晶化温度Tx下退火时，产生结构弛豫。合金内部原子的相对位置会发生较小变化，合金密度增加、应力减小、能量降低，金属玻璃的结构逐步接近有序度较高的“理想玻璃”结构三非晶态合金的性能3.1强度、硬度和刚度非晶中原子有较强的键合，特别是金属-类金属非晶中原子键合比一般晶态合金强得多，另外，非晶合金中原子排列长程无序，缺乏周期性，合金受力时不会产生滑移，导致非晶

4、合金具有很高的强度、硬度和较高的刚度，是强度最高的实用材料之一高强度非晶材料三非晶态合金的性能合金屈服强度/GPa断裂强度/GPa硬度Hv/MPa弹性模量/GPaNi36Fe32Cr14P12B62.73/8.63141Ni40Fe20P14B4Si22.352.387.77129Fe80P16C1B12.44/8.19135Fe80Si10B102.91/8.13158Fe80P13C72.303.047.45122Fe80B203.63/10.79166Co77.5Si12.5B103.58/11.2190Ni60Nb401.93/8.82125Cu50Zr5

5、01.80/5.6883.5金属玻璃的强度、硬度和弹性模量三非晶态合金的性能3.2韧性和延展性非晶合金不仅具有很高的强度和硬度，与脆性的无机玻璃截然不同，还具有很好的韧性，并且在一定的受力条件下还具有较好的延展性Fe80B20非晶合金的断裂韧性可达12MPa.m-1/2，这比强度相近的其它材料的韧性高得多，比石英玻璃的断裂韧性约高二个数量级柔韧的非晶三非晶态合金的性能3.2软磁性非晶合金中没有晶界，一般也没有沉淀相粒子等障碍对磁畴壁的钉扎，所以非晶合金很容易磁化，矫顽力极低金属玻璃经部分晶化后产生的极细晶粒可作为磁畴壁非均匀形核媒质，细化磁畴，获得比晶态软磁合金更

6、好的高频(＜100kHz)软磁性能某些铁基非晶合金(例如Co-Fe-B-Si)在很大频率范围内都具有很高的磁导率三非晶态合金的性能3.2耐腐蚀性非晶中没有晶界、沉淀相相界、位错等容易引起局部腐蚀的部位，也不存在晶态合金容易出现的成分偏析，所以非晶合金在结构和成分上都比晶态合金更均匀，具有更高的抗腐蚀性能含Cr的铁基、Co基和镍基金属玻璃，特别是其中含有P等类金属元素的非晶合金，具有十分突出的抗腐蚀能力。P的作用是促进防腐蚀薄膜形成；Cr作用是形成防腐蚀保护膜三非晶态合金的性能试样腐蚀速率(mm/年)40℃60℃晶态不锈钢18Cr-40Ni17.75120.0晶态不

7、锈钢17Cr-14Ni-2.5Mo——29.24非晶态合金Fe70Cr10P13C70.000.00非晶态合金Fe65Cr10Ni5P13C70.000.00非晶态合金和晶态不锈钢在10%FeCl2-10H2O溶液中的腐蚀速率四非晶合金的制备方法4.1真空蒸镀法在高真空中合金被加热蒸发，蒸发的蒸气沉积在液氟或液氯冷却的冷基板上形成非晶薄膜。原料加热可采用电阻加热、高频感应或电子束轰击法等，基板按薄膜用途不同选用玻璃、金属、石英等真空蒸镀原理四非晶合金的制备方法4.2溅射法溅射是利用高能离子去轰击阴极靶材，将其动量直接传送给靶材原子，使其向外飞溅，附着在阳极基板上获

8、得靶材的非