非晶态合金的开发和应用

磁记录介质材料

Sm C o/C u薄膜的结晶结构及磁性与厚度的关系由于磁记录介质粒子的微细化,其交换作用减小,相对热能而言磁能减小,因此热涨落的影响就突现出来,使之出现极不稳定性。为此必须制备高磁晶各向异性能的磁性材料,由此对磁晶各向异性能(K u)大于107J m-3以上的Sm Co薄膜引起人们极大关注。实验发现这种膜在很短的自然时效(一般在12h以上)就出现磁性恶化,即矫顽力下降,从而使磁记录工作出现差错,为此武井重人(日本)等人开发了Sm Co/Cu 薄膜。Sm Co层与Cu基层在玻璃基板上连续制备,制备容器内初压为1~210-6T orr,Cu底层在基板不加热情况下以0 21nm/sec堆集速度生成,一般Cu底层厚度取5~ 500nm。Sm Co层是用磁控溅射装置制取,基板温度为300!,以0 23nm/sec堆积速度生成,该层厚5~100nm,Sm Co层中Sm占17%(原子)。研究结果表明随着Cu底层不同厚度5nm,20nm,200nm,500nm,从无晶化衍射峰到形成强的晶化峰(Cu(111),Cu(200)及SmCo5(002)),当淬态薄膜经热处理后Cu粒子尺寸由37nm增至300nm,表面粗糙度由8nm增大到12nm。磁性测量表明当Cu基层厚度增大到200nm时M r?/M r#达到最大值1.7,显示强的垂直磁各向异性。矫顽力测量表明在Cu层为200时也达到最大值9 6kOe。Sm Co层的厚度为10~40nm,其M r?/M r#大于1,矫顽力在Sm Co层厚为40nm时达到9 6kOe。自然时效表明Sm Co/Cu薄膜矫顽力几乎不变。由上实验研究表明Sm Co/Cu薄膜选定合适的厚度,即能明显的出现垂直磁各向异性。而且Cu向Sm Co层中扩散抑制了Sm的氧化,因而磁稳定性极好。这些特点均使其可成为高密度磁记录介质。金延编自?日本应用磁气学会志%,2005,29

高性能磁记录材料溅射用靶材近年来作为HDD、DV D等磁记录装置的迅速普及,特别是随着垂直磁记录技术的实用化,HDD迅速向小型化和高记录密度化方向发展,对于在这样高性能HDD制造中所使用的溅射靶材的性能要求也日益提高。针对这样的发展形势,日本山阳特殊钢公司采用高纯金属粉末快速热镦锻法新工艺成功地生产了高性能溅射用靶材。过去常用的金属粉末固化成形法,有真空热压法、热等静压法和热挤压法等,该公司的采用的新工艺快速热镦锻法,是采用热挤压机进行的热镦锻。首先把纯金属粉末装入金属制容器内,然后抽真空并密封,加热到规定温度后,于挤压机出口密闭的状态下对粉末金属坯施加高压,于很短时间内将粉末固化成型。该新工艺是在相当于传统热等压法2倍以上的高压下保持几秒钟的瞬间使得粉末坯料承受塑性变形并发生再结晶,因此不会引起晶粒粗化,可获得组织微细均匀的高密度制品,比镦锻法制作的靶材组织更细小,所以抗弯强度要高出20%以上。该新工艺适合用来制造难加工材料、脆性材料之类多种HDD基底膜用靶材,也适用于磁记录用Co Cr Pt系靶材、新一代垂直磁记录用Co Cr P t+氧化物系靶材等,所制得的组织均匀微细的铁磁性靶材,其磁导率可进一步降低,实现高效率的溅射过程。(编自日刊?特殊钢%,2005,54(5):41)

非晶态合金的开发和应用

金延,启明

添加元素对熔体快淬Mg90Pd10非晶合金性能的影响 M g Ni系合金具有优异的贮氢性能,因而受到了广泛关注,此次则研究了添加N i、Cu、Al和T i合金化元素对M g90Pd10非晶态合金性能的影响。研究用的合金是在高频感应电炉中于氩气氛下熔炼获得的(M g0 9Pd0 1)100-x N i x(x=0,5,10, 15和20)和(M g0 9Pd0 1)100-x M x(x=5和10,M=Cu,A l,T i 和Co)合金锭。重熔后单辊快淬成宽约0 4mm、厚14 m的薄带试样。为了研究试样对水中溶解氢的敏感度,而测量了非晶合金的电阻,并用氢探测器测定了水中含氢的浓度。获得如下的研究结果。(1)利用熔体快淬法可以获得(M g0 9 Pd0 1)100-x N i x(x=0,5,10,15,20)合金完全非晶态组织。含Ni较高的合金非晶态晶化过程的变化符合简单模型。(M g0 9Pd0 1)100-x Ni x非晶态合金的初始晶化温度随着N i的添加直到10%(原子)而大致呈直线地提高,N i添加量超过10%(原子)之后其初始晶化温度几乎不再发生变化。(2) M g90Pd10非晶合金的电阻率在添加5%(原子)N i时减小18%,但是在进一步增加N i含量时其电阻率则由0 57(5% N i)增大到1 11(20%)。(3)(M g0 9Pd0 1)100-x N i x(x=0,5, 10,15,20)非晶合金的电阻在溶解氢的水中增高。(M g0 9 Pd0 1)100-x Ni x非晶合金对于水中的氢的敏感度,随着合金中N i含量的增加而降低。(4)熔体快淬的(M g0 9Pd0 1)100-x M x(x=5,15,M=Cu,Al和T i)合金可以获得单纯的非晶相,而(M g0 9Pd0 1)100-x Co x(x=5,100合金就不能获得单纯非晶态相。M g90Pd10非晶态合金添加N i对提高其热稳定性有效,添加其他第三元素则无效。(M g0 9Pd0 1)100-x N i x(x=0, 5,10,15,20)非晶合金对水中氢的敏感度,比其他非晶合金高得多。(编自?M ater ials T ransactio ns%,2005,46(3):738) Zr基非晶合金在等温退火中的晶化特性近年来Zr 基、M g基、L a基及T i基等大块金属玻璃(BM Gs)的过冷液相的高稳定性引起人们极大的关注。Zr基大块金属玻璃因其有极好的玻璃形成能力(GFA),临界冷速可达1K/s,过冷液相温区宽达100K,故是其中姣姣者,此外Zr基大块金属

玻璃还具有极强的耐蚀性,良好的弹性及机械特性。Zr基非晶合金拉伸断裂强度为1600~1800M Pa(室温下),密度为59~5 7M g/m3,总之其高的比强度有望扩大大块非晶合金的应用。J S C Jang等用纯元素:Zr(纯度99 8%质量,下同),N i(99 9%),Cu(99 99%),Al(99 99%),B(99 99%)在氩气保护下混合电弧熔炼制成成份为Zr0 3Al7 5Cu17 5Ni10B2 (原子百分比)的合金锭,然后用单辊熔体快淬法制成宽约5mm,厚约0 1mm的非晶带。并进行了一系列的实际研究结果表明:(1)用阿赫纽斯(Arr henius)图得到Zr63A l7 5Cu17 5 Ni10B2非晶合金晶化激活能为380kJmol,该值高出Zr65Al7 5 Cu17 5Ni10的314kJ/mol约20%,表明由于添加了B改善了其热稳定性;(2)从JM A图(ln(-ln(1-f))-ln t关系图)上可计算出平均Zr63Al7 5Cu17.5N i10B2的Av rami指数平均值n=1 75,与Zr65A l7 5Cu17 5N i10的1 96接近。这说明两合金的晶化过程相似,形核率减少;(3)Zr63A l7 5Cu17 5N i10B2在681K退火300s,Zr2Cu纳米晶从5nm长到12nm。当退火时间达到1000s时则增加到20nm,这表明合金晶粒生长为阿赫纽斯型热激活过程。(金延编自?I ntermetallics%2005,(13)用非晶带的力分布传感器的开发非晶态合金因无结晶结构,故不存在晶界这样一些局部显示机械强度小的地方,所以具有高强度,高硬度特性;原子无序超密结构所以电阻率高,使之制成器件工作时铁损小;无磁晶各向异性,对外部磁场变化敏感,所以检测磁变化灵敏度高;由于不存在结晶缺陷、晶界,所以耐蚀性好。由于非晶态合金具有以上四大优点,所以可用于变压器铁心,电感,磁头,力矩传感器,压力传感器,磁传感器,磁带张力传感器,温度传感器等。日本小松大等研究开发了利用非晶带的高灵敏度的力传感器。所用非晶合金组成及性能如下表所列:

非晶态成份厚度

/ m

最大磁感

B max/T

矫顽力

/H c**/A m-1

磁伸

/ppm

居里温度

T c/!

晶化温度

T x***/!

TS-1(Co0 9Fe0 1)78Si8B1428 20 9849 21T c>T x477 TS-2(Co0 7Fe0 3)78Si8B1421 21 17114 612T c>T x514 TS-3(Co0 5Fe0 5)78Si8B1426 11 34127 618T c>T x523

TS-8(不热处理) TS-8(热处理*)[(Co0 9Fe0 1)0 95Cr0 03

Nb0 02]75(Si0 5B0 5)25

28 30 6

243

564

TS-9(不热处理) TS-9(热处理*)[(Co0 7Fe0 3)0 95Cr0 03

Nb0 02]75(Si0 5B0 5)25

22 60 83

82 8

26 2

345565

注:*热处理条件:430&30m i n,氮气保护;**-H

=400A m-1,f=10kHz;***加热条件:10!/min

用上表所列非晶条带进行了拉伸测试,并研究了最佳的激磁条件及灵敏度,结论如下:用T S-1,T S-2,T S-3,T S -8未进行热处理带及T S-9热处理带测试纵、横向拉力试验其输出检测电压方向相反,不进行热处理的由于存在残余应力纵、横向均存在应力感生各向异性。而热处理后的带测试表明其应力感生各向异性可忽略不计。T S-8热处理带输出电压大,磁滞小故是最佳力传感器使用的非晶带。测试还表明激磁电流频率为30kHz,电流500mA时为最佳测试条件。当加在非晶带上的力变化时,仅在力变化部分输出电压在0 33~0 32mV,其它位置均为0。此外由于非晶带薄,可制成小型,灵敏度达1N/mm2的高灵敏度力传感器。金延编自?日本应用磁学会气%,2005

Nd基块金属玻璃应变率与压缩变形的关系近来,随着大块金属玻璃(BM Gs,下同)的开发,因其这些材料的基础研究及工程应用已使其精力越来越集中于它的制备及机械变形行为的研究。BM Gs展现出非常优异的机械性能,即极高的强度,断裂韧性,大弹性变形,在粘性状态下成型或形成,减小滑动摩擦及改善耐磨性。最近L F L iu等考虑到BM Gs在工程应用中动态结构的行为的重要性研究了室温下应变(速)率对于Nd60F e20Co10Al10BM Gs的压缩行为的影响。N d60Fe20Co10Al10合金锭是用纯度大于99 9%的N d、Fe、Co和A l混合经电弧冶炼制取的。然后用铜模吸(抽)铸法(suction casting)制成规格570mm的圆柱。经X射线衍射确定为典型的非晶态合金。用开口霍普金森压力棒[split Hopkinson pressure bar(SHPB)]装置测试动态压缩特性,变形率为1103s-1。而准静态压缩测试是在M T S-810上进行,变形率为6 010-4及6 010-2s-1,并用SEM进行了扫描电镜观测了表面。测试结果表明,动态应变率为1 0103s-1的最大断裂应力为430M Pa,而准静态应变率6 010-4s-1时的力为360M Pa。实验表明在6 0

10-4~1 0103s-1这样宽的应变率范围中(室温下)N d60 Fe20Co10Al10的压缩变形特性。准静态下(高为6 010-4)观察到锯齿流(serrated flow)而在动应变率1 0103s-1下都减小,大量的剪切带,这或许与压缩期间流动锯齿有关,且随之断裂应力减小。该结果显示剪切带与流动锯齿是一种应变适应的应力弛豫机理。而动态应变率1 0103s-1时剪切带的形核率是不完全与外加应变率相关,且引起样品过早断裂。可见N d60Fe20Co10Al10大块金属玻璃的断裂行为与应变率关系极为敏感。金延编自?Inter metallics%2005,13

非晶态合金催化剂的制备方法及应用

非晶态合金催化剂的制备方法及应用摘要：综述了非晶态合金催化剂的制备方法，包括骤冷法、原子（离子）沉积法等，可以通过这些方法获得满足不同催化反应所需要的非晶态合金催化剂。简单介绍了非晶态合金催化剂在CO、CO2、烯烃、炔烃、苯或含氮化合物等的加氢反应中的应用。分析了非晶态合金催化剂制备和应用的特点，并展望其发展前景。关键词：非晶态合金催化剂制备方法应用 A general review of processing methods and applications of amorphous alloy catalysts Abstract: In this review article, processing methods of the amorphous alloy catalysts are introduced, including rapid quenching method, chemical reduction method and impregnation-chemical reduction method., thought which acquired various amorphous adjusting to different reactions. Made a brief introduction of the application in hydrogenation and dehydrogenation reaction and so on. Analyzed the characteristics of preparation and application of amorphous alloy catalysts and the application foreground are prognosticated. Key words: amorphous alloy, catalyst, processing method, applications 1.引言非晶态合金，又称为“金属玻璃”，是一类具有长程无序、短程有序结构特点的材料[1-2]。非晶态合金以金属键作为其结构特征，虽然不是长程有序，但在几个晶格常数范围内保持短程有序。自从1934年用蒸发沉积法制备出非晶态合金以来，对于非晶态合金的合成与应用研究获得了飞速发展。由于它具有独特的电磁性能、机械性能和耐磨性能，在配电设备、电动机、电磁传感器等电力设备上得到了广泛的应用。此外，由于非晶态合金具有独特的结构，它在催化领域也表现出优异的性能。自从1980年Smith G V 发表第一篇关于非晶态合金催化剂的研究报告以来，得到了国内外许多催化剂研究者的广泛亲睐[3]。非晶态合金引起催化工作者的兴趣是因为它具有以下特点[4]：第一，非晶态合金在很宽的范围内可以制成各种组成的样品，从而可以在较宽大范围内调变它们的电子性质；第二，催化活性中心可以以单一的形式均匀分布在化学均匀的环境中；第三，非晶态合金表面具有浓度较高的不饱和中心，且不饱和中心的配位数具有一定的范围，因而使其催化活性和选择性一般优于相应的晶态催化剂；第四，其表面的非多孔性是其摆脱了多项催化剂存在的反应物种的扩散影响表面反应的问题。非晶态合金催化剂是将来有望开发的一种高效、环境友好的新型催化

非晶合金的制备方法

纳米非晶合金制备简介摘要:本文主要介绍了国内外几种非晶合金制备技术，其中包括水淬法、射流成型法、金属模铸造、复合爆炸焊接法及机械合金化法、粉末固结成形法等，并对各种制备技术的进行了比较分析。关键词：块体金属玻璃块体金属玻璃的连接制备 Introduction of the Preparation amorphous alloy Abstract：In this paper, Several fabricating methods of bulk metallic glass matrix composites from both home and abroad were presented，such as water quenching method, jet molding, metal mold casting, composite explosive welding and mechanical alloying, powder consolidation and forming method，than Analysis and comparing these preparation techniques bulk metallic glass. Key words: bulk metallic glass, joining of bulk metallic glass, preparation 1.引言非晶态合金也称金属玻璃,与晶态合金相比，其三维空间的原子排列呈拓扑无序状，结构上没有晶界与堆垛层错等缺陷存在，但原子的排列也不像理想气体那样的完全无序。非晶合金是以金属键作为其结构特征，虽然不存在长程有序，但在几个晶格常数范围内保持短程有序[1]。与非晶聚合物及无机非晶材料一样,非晶合金在物理性能、化学性能及力学性能方面是各向同性的,并随着温度的变化呈现连续性[2]。通常其具有以下四个基本特征：（1）结构上呈拓扑密堆长程无序，但在长程无序的三维空间又无序的分布着短程有序的“晶态小集团”或“伪晶核”，其大小不超过几个晶格的范围；（2）不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷；（3）具有非晶体的一般特性：物理、化学和机械性能各向同性；（4）热力学上处于亚稳态，当处于晶化温度以上时将发生晶态结构相变，但晶化温度以下能长期稳定存在[3]。美国加州理工学院的Duwez教授是研究非晶合金最早的一个人，于1960年首次采用快淬方法制得Au 70Si 30 非晶合金薄带[4][5]。1969年，Pond等[6]制备出具有一定宽度的连续薄带状非晶合金，为大规模生产非晶合金提供了条件。至此为止，非晶合金材料由于受到冷却速度的限制，为保证热量快速散出，制得的非晶合金为薄带、薄片、细丝或粉末等。由于形状的限制，非晶合金材料的许多优良特性无法在实际应用中得到发挥，人们希望得到可与晶态合金相比拟的大尺寸非晶合金，因此，随后很多人投入到开发新的制备非晶合金的方法中去，发明了许多固相非晶化技术，如机械合金化、离子束注入、氢吸收等。1974年，贝尔实验室的H. S. Chen[7]发表文章指出原子尺寸和混合热对玻璃合

非晶态合金制备

非晶态合金制备摘要：非晶合金具有优异的力学性能 ,耐腐蚀性能 ,软、硬磁性能以及储氢性能等 ,在机械、通讯、航空航天、汽车工业乃至国防工业上都具有广泛的应用潜力,因此成为了新材料领域研究的热点之一。本文回顾了非晶的发展史 ,对非晶制备方法进行了概括分类 ,并对它们的优缺点进行了讨论和对比。 Study of amorphous alloy preparation method Abstract：Amorphous alloys have become one of the hot spot s of the new materials research, because of their excellent mechanical, corrosion-resistant, magnetic, hydrogen storage properties, and their widely application potential in machinery , communications , aero space , automotive industry , as well as in defense industry. The history of the amorphous alloys development is reviewed. Then, the amorphous alloys preparation methods are summed up, and their advantage sand disadvantages are discussed and compared. 非晶合金发展概述非晶态合金不具备长程原子有序，也叫玻璃态合金，是新型材料研究的热点之一。非晶合金具有优异的力学性能(高的强度、硬度等) ，耐腐蚀性能，软、硬磁性能以及储氢性能等，在机械、通讯、航空航天、汽车工业乃至国防军事上都具有广泛的应用潜力。 1934 年 ,德国物理学家 Kramer用蒸发沉积的方法成功制备出了非晶态薄膜，自此，非晶的研究逐步开展。1951 年，美国物理学家 Turnbull 通过水银的过冷实验，提出液态金属可以过冷到远离平衡熔点以下而不产生形核与长大，达到非晶态，Turnbull 是非晶态合金的理论奠基人。 1960年Duwe等采用熔体快速冷却方法首先制备出 Au-Si 非晶态合金。 1969 年 , Pond 等用轧辊法制备出了长达几十米的非晶薄带。20 世纪 70 年代后，人们制备出厚度小于50μm、宽 15 cm的连续非晶薄带。 1974 年 Chen在约103K/s的冷却速度条件下用 Pd-Cu-Si 熔体首次得到毫米级直径的非晶。 20世纪80年代前期，Turnbull等采用氧化物包覆技术以10 K/s的速度制备出厘米级的Pd-Ni-P非晶。 20世纪80年代，A. Inoue等在日本东北大学成功发现了La-Al-Ni和La-Al-Cu 等三元合金。此后 ,又制备了厘米级的四元和五元块体非晶合金。 2000 年 Inoue课题组成功发展了高强度 Cu-Zr-Hf-Ti 和Co-Fe-Ta-B块体非晶合金。 2003 年，美国橡树岭国家实验室Lu和Liu使 Fe 基非晶的尺寸从过去的毫米推进到厘米级 ,最大直径可达 12 mm。此后哈工大沈军等又将 Fe基块体非晶合金尺寸提高到 16 mm。目前世界上尺寸最大的稀土基金属玻璃材料—直径为 35 mm的镧基金属玻璃体系 ,由浙江

大块非晶合金的几种常用的制备方法

大块非晶合金的几种常用的制备方法由于受非晶形成能力的限制，长期以来非晶合金主要以粉末，细丝，薄带等低维材料的形式使用。大块非晶合金材料的出现是非晶合金材料制备技术的巨大进步，大块非晶合金材料常用的具体的制备方法有以下几种： 1．氩弧炉熔炼法将各组分混合后利用氩弧炉直接炼制非晶制品。此法只能炼制尺寸较小的非晶样品，且非晶样品的形状一般为纽扣状，不易加工成型。另外此法对合金体系的非晶形成能力要求高，否则样品或样品的心部不能形成非晶，样品和坩埚直接接触的底部有时未完全熔化，可成为结晶相与成的核心，也易出现结晶相。氩弧炉的熔炼温度很高，经常用于炼制前的混料过程，即首先用氩弧炉炼制出易形成非晶的合金，然后用其他快冷方法得到大块非晶合金。 2．石英管水淬法将大块非晶合金的配料密封在抽成真空的石英管中，加热后水淬冷却，获得大块非晶合金。如果合金中有高熔点组成，可先在氩弧炉中混料制成合金后再封装到石英管中。此法的优点是设备投资小，封装石英管的部门很容易找到，且易得到尺寸较大的圆柱形大块非晶棒。缺点是每制备一次非晶样品均须封一次石英管，且淬火时石英管要被破坏。石英管水淬法在非晶合金的科学研究中常用。为提高淬火时的冷却能力，也可将试样封在不锈钢管中水淬，用这种方法也可制备出异型样品。 3．铜模铸造法此法是在加热装置的下方设置一水冷铜模，非晶合金组分熔化后靠吸铸或其他方法进入水冷铜模冷却形成非晶。此法虽然要求有专门的设备，但由于冷速较高能制备较大尺寸的非晶样品，而且可用不同的模具制备出不同形状的非晶样品，也可制备形状复杂的非晶样品。铜模铸造法，尤其是带有吸铸装置的，由于有这些优点而被广泛应用。 4．定向区域熔炼法定向区域熔炼法的冷却速度可由固液界面的移动速度和炉内的温度梯度的乘积来确定，这种方法要求用于制备非晶合金的原始材料在成分上是均匀的，且非晶形成能力较强。能够用这种方法制备大块非晶合金意味着可以用连续的方法制备出大尺寸异形的非晶样品。此外，高压技术也可应用于大块非晶合金的制备。压力是影响合金状态的一个重要的热力学参数，高压下有些合金的凝固点降低，可通过快速卸载的方法使合金获得大的过冷度而产生非晶。中国机床工具工业协会磨料磨具分会主办——中国磨料磨具网（https://www.360docs.net/doc/fd4497423.html,）