Cu基大块非晶合金的研究现状

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1、Cu基大块非晶合金的研究现状李兵兵，姚祥，张亚楠摘要Cu基大块非晶合金具有极高的强度，有较大的玻璃形成能力和相对低的成本，可作为未来的超强结构材料。本文概述了国内外最近儿年Cu基大块非晶合金的研究进展，介绍了Cu基大块非品合金在玻璃形成能力、机械性能、耐腐蚀性能、Cu基非晶一纳米金合金的研究成杲以及对研究现状做了详细说明,最后讨论了Cu基大块非晶合金未來的研究重点。关键词Cu基大块非晶合金；玻璃形成能力；机械性能；Cu基大块非晶一纳米金合金；耐腐蚀性能0引言大块非晶合金材料是近年來开发的新型材料它貝有良好的力学、物

2、理、化学性能，在航空航天、精密制造、仪器仪表、电子通讯与计算机、生物医学等领域有着广泛的应用前景。近年来，大块非晶合金的研究得到了长足发展，随研究的深入，非晶合金的优越性能也逐渐被发现，将其用做结构材料而要解决的问题也引起了材料领域研究人员的重视，大块金屈玻璃的研究已经成为了材料领域热门的前沿课题。Cu基大块非晶合金是近年來开发出的新的非晶体系，这种非晶合金冇较大的玻璃形成能力和相对低的成木，它的拉伸断裂强度比晶体的高得多，可达2000—2400Mpa，同时具有一定的塑性，与Zr基、Pd基大块非晶合金相比，其强度也

3、处于领先地位，可以作为超高强度结构材料。高的玻璃形成能力和优异的力学性能，进一步拓展了大块非晶合金作为结构材料的应用而景。因此，研究Cu基人块非晶合金的形成机理和形成规律以及性能，对作为未來的超强结构材料冇重要意义，为推动Cu基大块给晶合金的研究，木文将对Cu基大块非晶合金的研究现状进行简要阐述。1Cu基大块非晶合金的形成能力以及组织性能研究2000年，日木东北大学AInoue研究小组利用铜模铸造方法研究了Cu基大块非晶合金Cu-Zr-Ti和Cu-Hf-Ti系。结果表明，Cu6OZr3oTilo和CusoH^Ti^

4、合金临界直径可达4mm,拉伸断裂强度达2000〜2160MPa,压缩断裂强度达2061〜2150MPa,并有明显的塑性变形，而且用Ti元素代替Zr和Hf元素可以提高非晶形成能力。2001年张涛教授等人又研究了新的体系在Cu-Zr-Ti系的基础上添加Y的作用，结果表明,(Cuo.6Zro.3Tio.i)9sY2非晶合金直径达5mm,Y元素的添加增加了非晶形成能力,ATx从36K增加到50K,Tg/Tl从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、元素对Cu6OZr3oTiio大块非品的形成能力、热稳定性和机械性能的影响。结杲表明加入5%的Ni,ATx从38K增加到60K,Ni和Nb同时加入(CuowZgTio.JgdiyNbx非晶块体表现出高的强度和好的耐腐蚀性能。2003年，ATnoue等人研究了Cu-Zr-Ti-(Pb,AgPt,Ag)合金系,结果表明,Cu55Zr3OTiloPd5和Cu55Zr3oTiloAg5形成了直径2nnn的非晶棒，而Cu55Zr3oTii()Au5形成了非晶和晶体的混合体，压缩强度和屈服强度比Cu6oZr3OTilo冇所增加

6、，CussZr^TiwPts没有非晶相。2004年，Cu基块体非晶合金取得了突破性进展，一是Tang、Wang和Xu分别报到了在Cu-Zr二元合金获得了直径为2mm的块体非晶合金，是块体非晶合金首次从多元系扩展到二元系。他们发现，Cuioo-xZrx(x=34%,36%,38.2%,40%)可以形成块体非晶合金态，其中Cu61Zr36合金的约化玻璃转变温度为0.64,过冷液相区宽度达到46K,杨氏模量和压缩断裂强度分别达到了92.3GPa和2000MPaoCu基合金另一个重耍的发展是，Xu等研制出了具有玻璃形成能力

7、的Cu46Zr47_xAl7Yx(0

8、液相状态下热轧非晶粉末，成功制备了Cu54Ni6Zr22Ti18大块非晶合金，它的强度达到1.9GPa,接近铸造的块休非晶合金；韩国的DeckKim等人在亚稳过冷液体状态下通过计算结品相驱动力和研究最小的结品驱动力解释了Cu-Ti-Zr合金系的非晶形成能力的成分依靠问题，临界驱动力可以作为一个新的热动力计算方法來预测非晶合金的成分。大连理工大学的王清等人利用