非晶合金研究報(bào)告-免費(fèi)閱讀
【正文】 與此同時(shí)， 國(guó)家 電網(wǎng)公司把非晶技術(shù)認(rèn)定為一項(xiàng)重要的電網(wǎng)節(jié)能技術(shù)，列入 2021年出版的《國(guó)家電網(wǎng)公司重點(diǎn)應(yīng)用新技術(shù)目錄》 。 13 在產(chǎn)能規(guī)模方面， 2021 年年產(chǎn)量 已達(dá) t， 2021年產(chǎn)能達(dá)到 8萬(wàn) t 規(guī)模，而根據(jù)其遠(yuǎn)期規(guī)劃， 2021年產(chǎn)能將達(dá)到 15 萬(wàn) t。 目前，安泰科技的非晶材料產(chǎn)品線豐富，主要用于滿足各種特種需求（表 2） 。 (2)從制備工藝上考慮，改變現(xiàn)有的冷卻環(huán)境和控制非均勻形核條件 (如改善模具內(nèi)腔的光潔度、提高原材料純度 )，探尋新的實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備。非 晶是一種亞穩(wěn)材 料，在某些條件下將發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫，向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。普通的金屬射彈在沖擊力的作用下變成一種扁平的蘑菇狀，而大塊非晶射彈不同，相反沖擊力的作用會(huì)將它的四周撕裂開(kāi)來(lái)，在它鉆進(jìn)物體的時(shí)候，實(shí)際上變得更加尖銳，大大提高了其摧毀力。專家預(yù)計(jì)，到 205010 年，全球的能源消耗將會(huì)是目前消費(fèi)水平的 3倍。大塊非晶具有高的彈性極限和低的楊 氏模量，相對(duì)于晶態(tài)材料而言，大塊非晶合金具有更好的彈性。 （ 3）放電等離子燒結(jié) 現(xiàn)在出現(xiàn)了利用放電等離子燒結(jié)技術(shù) (Spark Plasma Sintering，簡(jiǎn)稱 SPS)將非晶粉末致密化來(lái)制備塊體非晶合金。同時(shí)，如何獲得比較潔凈的非晶粉末以減少在固結(jié)成形時(shí)的非均質(zhì)形核核心，如何控制合金在過(guò)冷溫度區(qū)間的固結(jié)成形工藝參數(shù)以獲得大尺寸的完全非晶樣品等諸多問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究。由于液態(tài)金屬填充好，熔體充型速度快，玻璃形成能力就高，可直接制備較復(fù)雜形狀的大尺寸非晶合金。利用銅模的優(yōu)良導(dǎo)熱性能和高壓水流的強(qiáng)烈散熱效果，可以制備出各種體系塊體非晶。目前大塊非晶合金的制備方法主要有兩類(lèi)： ①凝固法 ：由于多組元大塊非晶體系具有很高非晶形成能力，其臨界冷卻速率小，故采用一些傳統(tǒng)的金屬熔體凝固技術(shù)即可，如噴射吸鑄法、水淬法、定向凝固法 、溶劑包敷法等； ② 固化法： 即在過(guò)冷液相區(qū)采用熱壓或溫壓的辦法將非晶粉末壓制成大塊非晶合金。 與會(huì)專家指出，非晶合金是微成型器件的理想材料；應(yīng)加強(qiáng)對(duì)厚非晶帶材、超薄非晶帶材和磁敏傳感元件的開(kāi)發(fā)；非晶合金在過(guò)冷液相區(qū)的超塑成型和鑄造成型是復(fù)雜零件成型的主要方法，我國(guó)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)這方面的研究。專家認(rèn)為非晶轉(zhuǎn)變過(guò)程仍然是一個(gè)黑箱，而非晶合金是一個(gè)十分復(fù)雜的體系，還存在許多需要解決的問(wèn)題。塊體非晶合金研究是日本文部省 1998 年最大的研究項(xiàng)目； 2021年美國(guó)陸軍撥款 3000 萬(wàn)美元，用于塊體非晶的研 究；此外， 2021年歐共體也專門(mén)立項(xiàng)，組織歐洲 10 個(gè)重要實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合攻關(guān)。 Ni Sn 塊體非晶的形成、熱穩(wěn)定性與力學(xué)性能；華中科技大學(xué)諶祺等人制備了 zr 基塊體非晶并研究了塊體非晶和復(fù)合材料在過(guò)冷液態(tài)區(qū)內(nèi)的單向壓縮變形行為?！?Tx大的合金在宏觀上表現(xiàn)出較小的形核率和較慢的長(zhǎng)大速率。除此之外，各組元的相對(duì)含量、合金中原子的鍵合特征、電子結(jié)構(gòu)、合金的熱力學(xué)性質(zhì)以及相應(yīng)的晶態(tài)結(jié)構(gòu)等對(duì)非晶形成能力也有較大的影響。此后，Davis將這些理論用于玻璃體系，估算了玻璃形成的臨界溫度。 表 1 非晶合金與硅鋼的主要物理性能比較 項(xiàng)目 非晶合金 冷軋硅鋼 飽和自感應(yīng)強(qiáng)度 /T 矯頑力 /A大塊非晶合金在加熱發(fā)生晶化以前存在一個(gè)過(guò)冷溫度區(qū)間，當(dāng)過(guò)冷液體的粘度達(dá)到 10Pa固態(tài)時(shí)原子在三維空間呈拓?fù)錈o(wú)序排列，表現(xiàn)為短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序，呈亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，而且在一定溫度范圍內(nèi)還可以相對(duì)穩(wěn)定地保持這種結(jié)構(gòu)。以鐵元素為主的非晶態(tài)合金為例，它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低損耗的特點(diǎn)。1 非晶合金 研究報(bào)告 概述 金屬在熔化后，內(nèi)部原子處于活躍狀態(tài)。 由于這樣的特性 ,非晶態(tài)合金材料在電子、航空、航天、機(jī)械、微電子等眾多領(lǐng)域中具備了廣闊的應(yīng)用空間。另外研究發(fā)現(xiàn)大塊非晶合金在過(guò)冷液相區(qū)具有超塑性， 也為大塊非晶合金的塑性成型和加工提供了可能。 S 的數(shù)量級(jí)時(shí)，過(guò)冷液體就轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)似于氧化物玻璃的 無(wú)序結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為牛頓流動(dòng)狀態(tài)，可以在一個(gè)較寬的應(yīng)變率范圍內(nèi)發(fā)生粘性流動(dòng)，具有極高的超塑成形能力。 m1 4 30 單位鐵損 /W 2O世紀(jì) 80年代末，隨著塊體非4 晶合金的出現(xiàn)，非晶形成理論又有了新的發(fā)展，主要有以 Greer 為代表的混沌理論和 Inoue 的三個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：① 合金由 3 種以上組元組成；②各組元原子尺寸差別較大，一般大于 12 ；③． 3個(gè)組元具有負(fù)的混合熱。 熱力學(xué)條件 為了制備大塊非晶合金，從熱力學(xué)觀點(diǎn)分析 ，它對(duì)應(yīng)于液相轉(zhuǎn)變?yōu)榫鄷r(shí)具有極低的自由能差、低的熔化焓△ Hr、高的過(guò)冷度△丁 x 和約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度 T 及高的液／固相界面能，這些都將導(dǎo)致低的化學(xué)電位而使 Gibbs自由能差降低，因而熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力減小，不容易發(fā)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變，更容易形成非晶。而在過(guò)冷區(qū)間內(nèi)，過(guò)冷液體結(jié)晶過(guò)程中形核率越小和長(zhǎng)大速率越慢的合金的非晶形成能力越大。山東大學(xué)郭晶等人采用真空回轉(zhuǎn)振動(dòng)式高溫熔體粘度儀測(cè)量了 Gd基大塊非晶形成合金過(guò)熱液體的粘度，并計(jì)算得到過(guò)熱液體脆性參數(shù)；北京科技大學(xué)惠希東等人對(duì) Zr基非晶的原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，重點(diǎn)討論了玻璃結(jié)構(gòu)中的短程與中程有序結(jié)構(gòu)，張勇等人研究了合金化對(duì)大塊非晶合金及高熵合金的組織與性能的影響；大連理工大學(xué)程旭等人利用團(tuán)簇線和微合金化方法研究了 Fe— B— Y— Nb 四元合金體系中塊體非晶合金的形成；燕山大學(xué)徐濤等人通過(guò)原位 x射線衍射測(cè)量結(jié)構(gòu)參數(shù)方法，研究了 Fe 。 當(dāng)前非晶合金研究應(yīng)把握的關(guān)鍵問(wèn)題 2021年 4 月 14— 16 日，香山科學(xué)會(huì)議在北京召開(kāi)了以“非晶合金材料與物理”為主題的第 347次學(xué)術(shù)討論會(huì)。就非晶形成過(guò)程而言，在非晶態(tài)結(jié)構(gòu)形成前存在各種競(jìng)爭(zhēng)，非晶合金本身可以認(rèn)為是一個(gè)結(jié)晶被阻礙的結(jié)晶過(guò)程終止態(tài)或未完成態(tài)，非晶形成的動(dòng)態(tài)過(guò)程盡管十分復(fù)雜，但開(kāi)展相關(guān)研究十分必要。與會(huì)專家一致認(rèn)為，我國(guó)目前在該領(lǐng)域已形成了具有國(guó)際水平的研究隊(duì)伍，聚集了一批優(yōu)秀的青年科學(xué)家，并取得了一批重要的科研成果。它主要利用多組元合金體系的過(guò)冷液相穩(wěn)定性高并具有粘滯流動(dòng)性好的特點(diǎn)，如非晶粉末固結(jié)成形法、高壓鑄造法。這種原理很簡(jiǎn)單，設(shè)備共分為 6個(gè)部分： (1)真空系統(tǒng)； (2)壓力系統(tǒng)； (3)感應(yīng)電源加熱系統(tǒng)； (4)噴射系統(tǒng)； (5)測(cè)溫系統(tǒng)； (6)模具成形系統(tǒng)。 固結(jié)成形法 目前，大塊非晶主要是通過(guò)將液態(tài)金屬迅速冷卻制備的，但是這種方法只能應(yīng)用在那些高非晶形成能力的合金體系中，并且樣品
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