非晶态合金复合材料设计与制备
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1 引言

近年来,非晶态金属合金由于其独特的物理性能和化学性能受到科研工作者的广泛关注。非晶态合金是一种结构无序物质,与晶态合金相比,它具有长程无序的原子结构。特殊的原子结构导致了非晶态合金具有特殊性能,如高强度、低模量、高比强度和优异的软磁性等。但同时,这种特殊的结构也导致非晶态合金具有难以避免的缺陷,即低的塑性和加工性。在保持非晶态合金的非晶形成能力的同时提高非晶态合金的塑性,使合金同时具有高的非晶形成能力和良好的力学性能,这是非晶态合金能够在工程上应用的关键问题,同时也是现今非晶领域研究的热点和难点之一。本研究工作的目的就是通过合金的成分设计、微合合金化等手段,以Ti基和Cu基非晶态合金为研究对象,开发新型的具有高的非晶形成能力的轻质非晶态合金及非晶复合材料并使其同时具备良好的力学性能。

目前,Ti基非晶态合金在非晶形成能力方面已经取得突破,能够形成大尺寸的非晶态合金。研究发现,几乎所有Ti基非晶态合金都含有一定量的高密度的后过渡族重金属元素,这种高密度物质的存在势必降低Ti基非晶的轻质及高比强度的优点。本研究工作的目的就是尽量去除后过渡族重金属元素的存在,保持Ti基非晶轻质及高比强度的特点,开发出新型的具备一定非晶形成能力的Ti基非晶合金。同时在非晶态合金的成分设计上利用二元共晶团簇的观点开发新型合金,并且通过微合金化方法提高合金的非晶形成能力。本研究在非晶态合金的成分设计以及Ti基非晶态合金的工程应用方面具备非常重要的意义。

制备非晶复合材料是提高非晶态合金综合力学性能的手段之一。本研究是通过对Cu基非晶合金合理的成分设计,系统地研究随着合金成分的改变,合金显微组织的变化以及微观结构同合金力学性能的关系,开发出具有优异力学性能的非晶复合材料。深入研究非晶形成的主要竞争晶体相并通过合金化的方法抑制竞争晶体相的析出,提高非晶合金的形成能力。对稀土钇元素在Cu基非晶态合金中的作用进行了深入的分析和研究。本书系统地分析了Cu基合金从二元到多元微观结构的变化及主要竞争晶体相,对于非晶复合材料的设计及Cu基非晶合金的开发具有重要的指导意义。