材料学博士课程《材料科学进展》专题讲座-块体非晶合金的制备、性能及应用.pptx

块体非晶合金(金属玻璃 BMG)的制备、性能及应用;一.非晶态合金 二.块体非晶合金的成分设计三.块体非晶合金的制备 四.块体非晶合金的常用分析方法五.块体非晶合金的性能特征 六.块体非晶合金的应用;自然界中的两种固体： 晶态固体——比如传统金属及合金 非晶态固体——比如氧化物玻璃、聚合物玻璃 晶态固体中：原子的平衡位置在空间形成一个平移的周期性阵列，即点阵，呈现出长程有序性—crystal； 非晶态固体中： 原子与近邻或次近邻原子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长等）具有一定的规律性；但空间点阵只存在小区域内的短程有序，看起来更象 液体中原子的排列，就像冷冻的液体—amorphous solid (非晶态固体) non-crystalline solid(非晶体固体) glass (玻璃) vitreous solid (玻璃固体) vitrified solid (玻璃化固体);1959年，加州理工学院的杜威兹教授（Duwez）等人采用脉冲气流将金属液滴喷射到铜底板上，第一次成功制备出非晶态 Au-Si合金—金属玻璃。这种方法当时称为“喷枪法” ，这种合金曾被称为“愚蠢的合金”。;非晶态合金固体获得的条件;没有晶界所带来的一系列特性： 具有高强度、耐腐蚀、表面光洁度高;非晶态合金的工业化生产方法;熔体纺丝法—双辊法;采用熔体纺丝法制备非晶态合金，所得的材料形式被限制为厚度＜50μm的薄带状，这种尺寸的约束使其应用领域受到了很大的限制，因为直接使用薄带状材料的场合是很少的。为了利用非晶态合金的独特性能，不得不通过二次热制备技术（比如粉末冶金技术），以薄带状非晶合金为原料制备尺寸较大的非晶合金，以扩大其应用领域。但是，这种块体化往往会导致非晶合金比熔体纺制带性能的恶化，这样就提出了一个问题，即能否直接制备出尺寸较大的非晶合金，这一问题在上世纪80年代末有了结果——块体非晶合金（金属玻璃）。;合金过冷熔体中晶体形成的TTT示意图（C曲线） 获得非晶态所必须的最小冷却速度，称为合金的临界冷却速度，临界冷却速度反映了合金玻璃形成能力(GFA)的大小。 最大非晶形成厚度 最大非晶形成直径;非晶合金的热稳定性—过冷液相区的温度范围ΔTX Supercooled liquid region;典型非晶合金的RC、tmax及ΔTX（=TX－Tg）之间的关系;块体非晶合金体系形成的三个经验性准则:;三.块体非晶合金的制备;Injection method;Centrifugal method;Cold-crucible suction method;水淬法制备的块体非晶合金铸锭的外形及表面状态 （a）Pd40Cu30Ni10P20 （b）Zr65Al7.5Ni10Cu17.5;XRD分析 DSC (DTA)分析 TEM分析;Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5 quinary bulk metallic alloy Trade name Vitreloy 105;DSC (DTA)分析;Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5 quinary alloy;TEM Analysis;HRTEM Analysis;BMGs smooth shiny nontransparent (opaque) less brittle;Amorphous metallic alloys combine higher strength than crystalline metal alloys with the elasticity of polymers. [Telford M. Materials today 2004, 7: 36];Nat Commun 3(2012)609{Approaching the ideal elastic limit of metallic glasses};200 nm;2.高的室温脆性问题（在玻璃转变温度T 以下） g;SEM images showing the side views of the specimens after compression tests for the specimens with a diameter of 2mm (a and b) [Han Z.H. Mater. Sci. Eng. A 2009, 513-514: 344];Quasi-static Compressive engineering strain–stress curves of Zr65Cu17.5Ni10Al7.5 a specimens with different casting diameters [Han Z.H. Mater. Sci. Eng. A 2009, 513-51