《Al基非晶合金多孔材料製備方法及力學性能》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由韓福生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Al基非晶合金多孔材料製備方法及力學性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：韓福生
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Al-BMGs是一種結構特殊、性能優異的材料。發展具有強玻璃形成能力和實際套用價值的大尺寸Al-BMGs材料，研究相關的製備科學與技術，是本領域最具挑戰性的課題之一。本申請針對傳統快凝技術存在的困難，提出特殊粉末冶金固結和粉末發泡這兩種新方法。通過對Al基非晶合金局域結構和非晶形成機制的深入研究，掌握高玻璃形成能力合金的設計原理和方法；通過真空高壓燒結試驗，揭示在高壓及真空環境下Al基非晶合金粉末在過冷液相區內的固結行為及非晶形成機制，獲得製備Al-BMGs的工藝基礎；通過對Al基非晶合金過冷液體中氣泡演化、非晶形成規律及機制的系統分析，獲得孔結構可控、非晶組織穩定的Al基非晶泡沫材料；通過對Al-BMGs及Al基非晶泡沫材料力學性能的研究以及對微、細觀組織的觀察，認識材料力學行為的物理機制。
結題摘要
Al基金屬玻璃及其多孔結構是具有特殊結構和優異性能的新材料。但是，由於Al基合金非晶形成能力很弱，採用傳統的快凝技術或發泡法很難獲得大尺寸塊體或多孔材料。針對這一問題，本項目擬首先通過機械合金化的方法，獲得玻璃轉變溫度高、非晶組織穩定性好的Al基非晶合金粉末，然後通過特殊的粉末冶金固結和發泡工藝，製備出結構可控、力學性能突出的Al基非晶合金多孔材料。圍繞這一目標，本項目對Al-Ni-La、Al-Ni-Ti-Zr-X（X=Nb, Y）和Al-Fe-V-X（X=Zr, Nb, Ni）等三種體系共7種合金的非晶形成過程、非晶特性、穩定性及其機制等進行了對比研究。結果表明，通過一定時間的球磨，這些合金體系均可形成全非晶組織，且形成非晶的機制基本相同，即首先形成金屬間化合物及/或形成Al基固溶體，然後逐漸非晶化。在所研究的合金體系中，Al72Ni8Ti8Zr6Nb3Y3合金組成元素最多，元素間原子半徑差最大，形成完全非晶所需的時間最長。但是，該合金的玻璃轉變溫度最高，在升溫速率為15K/min時，其玻璃轉變溫度達660K，初始晶化溫度達767K，晶化峰溫度達807K，過冷液相區寬度達107K，熱穩定性明顯優於其它合金系。以該非晶合金粉末為原料，採用高壓真空燒結法對塊體材料的製備工藝進行了研究。結果表明，當壓力為2GPa、燒結溫度為673K、保溫時間為5min時，可製備出尺寸達102mm的全非晶塊體材料，其顯微硬度達到HV900-1200，高於其它所有已報導的研究結果。此外，當施載入荷200g時，壓痕四周未出現脆性材料特有的輻射狀裂紋，表明該塊體材料的塑性也比較高。 本項目有關Al基非晶合金粉末及其塊體材料製備、結構與性能表征等工作已基本完成，但多孔材料製備、結構與性能表征的研究尚未完成，這是因Al基非晶合金多孔材料製備工藝上未能取得突破所致。目前，我們正在與有關Al基複合材料及特殊多孔金屬的生產廠家及高校進行合作，探索製備大尺寸Al基非晶合金塊體及多孔材料的新方法，力爭儘快實現本項目的全部研究目標。
