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晶态颗粒、枝晶增韧非晶基复合材料的研究进展

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材料导报 2006年第3期20卷 82-86页

作者：武晓峰何冰邱克强张海峰胡壮麒锦州辽宁工学院材料与化学工程学院 121001 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

综述了晶态颗粒、枝晶增韧非晶基复合材料的种类与形成机理。分别介绍了这种材料的微观组织与力学性能,并对其变形(增强韧)机理进行了分析,在此基础上展望了今后的研究方向。

关键词：非晶基复合材料颗粒和枝晶增韧形成机理变形机理

铜包铁微粒增强Mg-Zn-Ca非晶基复合材料的制备与降解行为的研究

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铜包铁微粒增强Mg-Zn-Ca非晶基复合材料的制备与降解行为的研究

作者：陈鹏河北工业大学

学位级别：硕士

Mg-Zn-Ca非晶合金是一种兼具独特力学性能和功能特性的镁合金,其良好的生物可降解性和出色的分解偶氮染料的能力引起了功能材料领域的广泛关注。然而,Mg-Zn-Ca块体非晶合金的室温宏观塑性几乎为零,这一劣势限制了该合金的进一步应用。另... 详细信息

Mg-Zn-Ca非晶合金是一种兼具独特力学性能和功能特性的镁合金,其良好的生物可降解性和出色的分解偶氮染料的能力引起了功能材料领域的广泛关注。然而,Mg-Zn-Ca块体非晶合金的室温宏观塑性几乎为零,这一劣势限制了该合金的进一步应用。另外,人们对Mg-Zn-Ca非晶合金降解偶氮染料的化学机理还缺乏深入理解,尚需进一步研究。本文采用塑性Fe微粒作为增强体,通过化学镀铜涂层改善Fe微粒与MgZnCaSr非晶合金基体的润湿性,制备出Mg-Zn-Ca非晶基复合材料,系统研究了其压缩变形行为和偶氮染料降解性能,取得了以下主要结果。本文基于微米级球形Fe微粒设计了一种厚度极薄且涂层组织细小的化学镀铜方法。通过调整主盐浓度和络合剂的成分等工艺参数实现了涂层厚度的精确控制,成功地在直径约为20μm的球形Fe微粒表面镀覆了一种厚度约为40 nm的致密铜涂层。利用感应熔炼-铜模喷铸法制备了Fe/MgZnCaSr非晶基复合材料,研究发现Fe微粒表面化学镀铜层的厚度可显著影响复合材料的微观结构和力学性能。当铜厚度为40nm以下时,复合材料的基体具有全非晶态结构;而当厚度为400 nm时,复合材料样品心部的基体不再是全非晶态,还出现了MgZn晶化相。准静态轴向压缩试验表明,由于基体晶化导致基体性能退化,厚镀层Fe微粒的添加不能显著提高非晶合金的力学性能。而使用带有薄镀铜层的Fe微粒制备的复合材料样品表现出了优异的力学性能。当Fe微粒的体积分数为30%时,其抗压强度达到807 MPa,塑性达到约5%。本研究发现使用MgZn基非晶合金降解偶氮染料时,模拟污水中适当添加NaCl可显著提高偶氮染料的降解效率,当加入量为2 wt%以上时可实现对直接蓝6(DB6)快速降解。将非晶合金粉末加入污水中30 min后,DB6的降解比率可达到约90%以上。另外,本文还发现Fe/MgZnCaSr非晶复合材料薄带有比微米Fe粉和MgZnCa非晶合金薄带更强的偶氮染料降解能力。经过对样品在降解DB6污水过程中,其表面微观形貌的演化过程的分析,发现MgZn基非晶合金及其复合材料降解DB6的机理是一致的,其降解DB6的速度与合金自身在DB6溶液中的腐蚀速度呈正相关关系。两者都是通过自身的腐蚀化学反应使偶氮键断开,同时非晶合金表面生成的片状纳米ZnO结构具有强烈的化学吸附作用和光催化作用,在紫外光的照射下可以有效地降解偶氮染料。

关键词：非晶基复合材料颗粒增强化学镀铜力学性能偶氮染料降解

W丝增强块状非晶基复合材料单轴压缩形变的研究

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中国材料科技与设备 2007年第4期4卷 70-72,81页

作者：周晓兵邓玉福杨飞张微吉林交通职业技术学院电子工程系吉林长春130012 沈阳师范大学物理科学与技术学院辽宁沈阳110034

利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜，研究了室温单轴压缩下W丝增强块状非晶基复合材料的形变特征，结果表明：非晶基体内产生了大量的剪切带，剪切带分布特征与W丝密切相关；非晶基体的微观结构发生了改变，局域内自由体积显著增加。

关键词：非晶基复合材料 W丝塑性形变剪切带

W丝/Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Co非晶基复合材料的制备与塑性变形

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辽宁工学院学报 2005年第2期25卷 102-106页

作者：武晓峰张海峰胡壮麒辽宁工学院材料与化学工程系辽宁锦州121001 中国科学院金属研究所辽宁沈阳110000

采用渗流铸造方法制备了W丝/Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Co非晶基复合材料,研究了复合材料的变形方式及其机理。结果表明:W丝/Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Co非晶基复合材料在准静态压缩条件下表现出很高的塑性和断裂能,与纯非晶相比提高超过十倍。随着W丝体积... 详细信息

采用渗流铸造方法制备了W丝/Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Co非晶基复合材料,研究了复合材料的变形方式及其机理。结果表明:W丝/Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Co非晶基复合材料在准静态压缩条件下表现出很高的塑性和断裂能,与纯非晶相比提高超过十倍。随着W丝体积分数的增加,复合材料的变形方式由剪切滑移转变为W丝的弯曲和劈裂。W丝对非晶基体单一剪切带滑移的阻碍,促进多重剪切带的产生和扩展是复合材料产生大量塑性变形的微观机理。

关键词：非晶基复合材料制备方法塑性变形反应剪切带渗流铸造方法非晶合金

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定向凝固法制备非晶基自生复合材料初步研究

铸造 2008年第6期57卷 557-560页

作者：寇生中高忙忙赵吉鹏屠鹏丁雨田兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室

定向凝固技术可使材料凝固组织按特定方向排列,获得定向及单晶组织结构,大大改善材料的力学和物理性能。在大温度梯度的宽调频电磁成形定向凝固设备上,制备出了不同拉拔速度的合金试样,对其微观组织及显微硬度进行了分析。研究表明:在... 详细信息

定向凝固技术可使材料凝固组织按特定方向排列,获得定向及单晶组织结构,大大改善材料的力学和物理性能。在大温度梯度的宽调频电磁成形定向凝固设备上,制备出了不同拉拔速度的合金试样,对其微观组织及显微硬度进行了分析。研究表明:在温度梯度一定的情况下,随拉拔速度的增加,合金组织得到了细化,并由胞状晶向树枝晶再向颗粒弥散状分布组织演化,制备出了内生枝晶增强非晶基自生复合材料和微米晶相增强的非晶基自生复合材料。

关键词：定向凝固非晶基复合材料微观组织

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块状非晶合金及其复合材料研究进展

金属学报 2010年第11期46卷 1391-1421页

作者：胡壮麒张海峰中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

本文结合本研究组近几年的部分研究结果,围绕制备-结构-性能之间的相互关系和内在机制,通过调控合金熔体加热和凝固过程以及复合材料界面结构的设计,制备出几种结构可控和性能优异的非晶合金及非晶复合材料.其中(Ti,Zr)基非晶块体材料... 详细信息

本文结合本研究组近几年的部分研究结果,围绕制备-结构-性能之间的相互关系和内在机制,通过调控合金熔体加热和凝固过程以及复合材料界面结构的设计,制备出几种结构可控和性能优异的非晶合金及非晶复合材料.其中(Ti,Zr)基非晶块体材料尺寸在50 mm以上,非晶复合材料特别是结构可控的晶态/非晶态双连续相复合材料具有良好的力学性能.研究工作涉及锆基、镁基、镍基和钛基等主要合金体系及其复合材料,在综合分析和论述的基础上,力图清晰地认识和理解制备-结构-性能之间的内在关系.非晶合金的大量应用一直是待攻克的重要目标,期望颇具特色的非晶复合材料能得到实际应用.

关键词：块状非晶合金非晶基复合材料凝固控制

颗粒增强Mg-Zn-Ca非晶复合材料的制备与性能研究

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颗粒增强Mg-Zn-Ca非晶复合材料的制备与性能研究

作者：姜东旭河北工业大学

学位级别：硕士

Mg-Zn-Ca非晶合金因其出色的生物降解性能在医用可降解金属材料领域受到了广泛关注。与常见Mg基非晶合金类似,Mg-Zn-Ca非晶合金在室温下塑性变形能力较差,这严重限制了其在生物医学领域的临床应用。为了改善Mg-Zn-Ca非晶合金的室温塑性... 详细信息

Mg-Zn-Ca非晶合金因其出色的生物降解性能在医用可降解金属材料领域受到了广泛关注。与常见Mg基非晶合金类似,Mg-Zn-Ca非晶合金在室温下塑性变形能力较差,这严重限制了其在生物医学领域的临床应用。为了改善Mg-Zn-Ca非晶合金的室温塑性,本文将球形Fe颗粒作为增强相加入到Mg-Zn-Ca非晶合金中。然而,Fe颗粒表面存在的氧化物往往导致非晶合金基体产生严重晶化,这对于非晶形成能力较弱的Mg-Zn-Ca合金基体的非晶态结构的获得更加不利。为改善这一不利影响,本文对Fe颗粒进行化学镀铜处理,研究了镀铜Fe颗粒对MgZnCa非晶复合材料力学性能和生物可降解性能的影响。本文采用正交试验优化了喷雾雾化铁颗粒的化学镀铜工艺,获得了最佳施镀工艺参数为:pH=13;温度400℃,主盐浓度250 g/L。经优化的施镀工艺处理后的球形Fe颗粒在宏观上呈现出亮铜色,微观镀层组织晶粒细小、镀层平整且致密;将镀铜球形Fe颗粒添加到MgZnCa非晶合金基体中,发现未引起非晶基体的显著晶化,这表明化学镀铜处理对于Fe颗粒在弱非晶形成能力合金体系中的应用是有益的;采用维氏硬度测试了Fe/MgZnCa非晶基复合材料的显微硬度,发现其硬度明显高于MgZnCa非晶合金、纯Mg和AZ91合金;通过压缩实验发现复合材料的断裂方式呈剪切断裂,断口形貌呈现典型的韧性断口组织—脉络状花样,断裂强度高达834 MPa,比强度达到了2.79×10N·m/kg,这表明相比于MgZnCa非晶合金,复合材料的断裂强度及比强度得到了明显提高,并且表现出显著的塑性非晶合金变形的特点;另外,通过模拟体液培养发现,Fe/MgZnCa非晶复合材料在模拟体液中的析氢行为与MgZnCa非晶相近,远弱于参比样品纯Mg,展现了更好的生物降解性能,经过30多天的模拟体液浸泡,Fe/MgZnCa非晶复合材料样品实现了完全降解,展现了良好的生物可降解特性,表明镀铜Fe颗粒的引入对MgZnCa非晶合金的生物降解行为未产生显著的不利影响。

关键词： Mg-Zn-Ca非晶合金非晶基复合材料雾化铁粉化学镀铜力学性能生物降解行为