Cu基大塊非晶合金的研究現(xiàn)狀

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1、Cu基大塊非晶合金的研究現(xiàn)狀李兵兵，姚祥，張亞楠摘要Cu基大塊非晶合金具有極高的強度，有較大的玻璃形成能力和相對低的成本，可作為未來的超強結構材料。本文概述了國內(nèi)外最近兒年Cu基大塊非晶合金的研究進展，介紹了Cu基大塊非品合金在玻璃形成能力、機械性能、耐腐蝕性能、Cu基非晶一納米金合金的研究成杲以及對研究現(xiàn)狀做了詳細說明,最后討論了Cu基大塊非晶合金未來的研究重點。關鍵詞Cu基大塊非晶合金；玻璃形成能力；機械性能；Cu基大塊非晶一納米金合金；耐腐蝕性能0引言大塊非晶合金材料是近年來開發(fā)的新型材料它貝有良好的力學、物

2、理、化學性能，在航空航天、精密制造、儀器儀表、電子通訊與計算機、生物醫(yī)學等領域有著廣泛的應用前景。近年來，大塊非晶合金的研究得到了長足發(fā)展，隨研究的深入，非晶合金的優(yōu)越性能也逐漸被發(fā)現(xiàn)，將其用做結構材料而要解決的問題也引起了材料領域研究人員的重視，大塊金屈玻璃的研究已經(jīng)成為了材料領域熱門的前沿課題。Cu基大塊非晶合金是近年來開發(fā)出的新的非晶體系，這種非晶合金冇較大的玻璃形成能力和相對低的成木，它的拉伸斷裂強度比晶體的高得多，可達2000—2400Mpa，同時具有一定的塑性，與Zr基、Pd基大塊非晶合金相比，其強度也

3、處于領先地位，可以作為超高強度結構材料。高的玻璃形成能力和優(yōu)異的力學性能，進一步拓展了大塊非晶合金作為結構材料的應用而景。因此，研究Cu基人塊非晶合金的形成機理和形成規(guī)律以及性能，對作為未來的超強結構材料冇重要意義，為推動Cu基大塊給晶合金的研究，木文將對Cu基大塊非晶合金的研究現(xiàn)狀進行簡要闡述。1Cu基大塊非晶合金的形成能力以及組織性能研究2000年，日木東北大學AInoue研究小組利用銅模鑄造方法研究了Cu基大塊非晶合金Cu-Zr-Ti和Cu-Hf-Ti系。結果表明，Cu6OZr3oTilo和CusoH^Ti^

4、合金臨界直徑可達4mm,拉伸斷裂強度達2000?2160MPa,壓縮斷裂強度達2061?2150MPa,并有明顯的塑性變形，而且用Ti元素代替Zr和Hf元素可以提高非晶形成能力。2001年張濤教授等人又研究了新的體系在Cu-Zr-Ti系的基礎上添加Y的作用，結果表明,(Cuo.6Zro.3Tio.i)9sY2非晶合金直徑達5mm,Y元素的添加增加了非晶形成能力,ATx從36K增加到50K,Tg/Tl從0.62增加到0.63,ATx.Tg/Tl的增加表明了非晶形成能力的增加。日本TYamamoto等人研究了Ni和Nb

5、元素對Cu6OZr3oTiio大塊非品的形成能力、熱穩(wěn)定性和機械性能的影響。結杲表明加入5%的Ni,ATx從38K增加到60K,Ni和Nb同時加入(CuowZgTio.JgdiyNbx非晶塊體表現(xiàn)出高的強度和好的耐腐蝕性能。2003年，ATnoue等人研究了Cu-Zr-Ti-(Pb,AgPt,Ag)合金系,結果表明,Cu55Zr3OTiloPd5和Cu55Zr3oTiloAg5形成了直徑2nnn的非晶棒，而Cu55Zr3oTii()Au5形成了非晶和晶體的混合體，壓縮強度和屈服強度比Cu6oZr3OTilo冇所增加

6、，CussZr^TiwPts沒有非晶相。2004年，Cu基塊體非晶合金取得了突破性進展，一是Tang、Wang和Xu分別報到了在Cu-Zr二元合金獲得了直徑為2mm的塊體非晶合金，是塊體非晶合金首次從多元系擴展到二元系。他們發(fā)現(xiàn)，Cuioo-xZrx(x=34%,36%,38.2%,40%)可以形成塊體非晶合金態(tài)，其中Cu61Zr36合金的約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度為0.64,過冷液相區(qū)寬度達到46K,楊氏模量和壓縮斷裂強度分別達到了92.3GPa和2000MPaoCu基合金另一個重耍的發(fā)展是，Xu等研制出了具有玻璃形成能力

7、的Cu46Zr47_xAl7Yx(0

8、液相狀態(tài)下熱軋非晶粉末，成功制備了Cu54Ni6Zr22Ti18大塊非晶合金，它的強度達到1.9GPa,接近鑄造的塊休非晶合金；韓國的DeckKim等人在亞穩(wěn)過冷液體狀態(tài)下通過計算結品相驅(qū)動力和研究最小的結品驅(qū)動力解釋了Cu-Ti-Zr合金系的非晶形成能力的成分依靠問題，臨界驅(qū)動力可以作為一個新的熱動力計算方法來預測非晶合金的成分。大連理工大學的王清等人利用