大块金属玻璃及高熵合金的合金化作用-中国科学杂志社.PDFVIP

中国科学 G 辑:物理学 力学 天文学 2008 年 第 38 卷 第 4 期 :439 ~ 448 SCIENCE IN CHINA PRESS 大块金属玻璃及高熵合金的合金化作用 * 张勇, 周云军, 惠希东, 王美玲, 陈国良 北京科技大学新金属材料国家重点实验室, 北京 100083 * E-mail: 0H drzhangy@ 收稿日期: 2007-12-24; 接受日期: 2008-01-09 国家自然科学基金(批准号:和教育部新世纪优秀人才计划(编号: NCET-05-0105)资助项目 摘要 研究了合金化对大块金属玻璃和高熵合金的组织和性能的影响. 结 关键词 果表明 Nb 元素能有效改善 W 纤维/Zr 基大块非晶复合材料的界面结合状态, 合金化 从而改善材料的力学性能; 稀土 Y 元素大的原子半径, 使合金形成的晶体产 大块非晶 生附加的晶格畸变能, 从而降低晶体的稳定性, 进而使得合金玻璃形成能力 高熵合金 晶格致密度 也相应提高, 所产生晶格畸变能的大小与形成晶体的致密度有关; Mg 基大块 固溶体 非晶合金可以通过合金化生成长周期相韧化的复合材料, 从而具有优异的塑 性变形能力和比强度; 高熵合金通过适当合金化手段能够形成以无序固溶体 为主的组织, 并具有不弱于大块非晶合金的室温力学性能. 大块非晶合金和高熵合金是近年来才刚刚兴起的新型合金材料. 通过适当的合金化手段, 这两种新型合金体系的组织能够在很大程度上得到优化, 从而带来性能上的飞跃. 1 元素Nb 对W 纤维/Zr 基非晶复合材料界面组织和力学性能的影响 大块非晶合金以其具有的优异力学性能成为结构材料领域的新热点, 但是其脆性大大限 制了它的应用. 采用渗流铸造工艺制备的长纤维增强大块非晶复合材料是调整和改善大块非 晶合金的综合性能的一种行之有效的手段 1H [1], 但用这种工艺制备的钨丝增塑Zr 基大块非晶复 合材料存在界面反应、界面扩散等界面问题. 纤维和基体之间合适的扩散反应虽能提高复合材 料的界面结合, 但大量界面反应产物会在界面形成聚集的脆性相和脆性层, 使复合材料性能 急剧下降. 同时这种界面扩散和界面反应, 还可能导致基体玻璃形成能力的降低, 所以控制钨 丝增强大块非晶复合材料的界面反应和界面扩散是非常重要的. 图1为W 纤维增强 Zr Al Ni Cu 大块非晶复合材料的界面形貌, 从中可以清楚地看到, 复 55 10 5 30 合材料的界面有大量界面反应物的生成. 经分析, 此界面反应物为 W5Zr3 相, 它是复合材料浸 渗过程液态基体合金中的 Zr 和固相 W 纤维发生界面包晶反应的结果: 439 张勇等: 大块金属玻璃及高熵合金的合金化作用 包晶反应