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块体金属玻璃新材料的研究

作者:admin来源:中国磨粉机网 日期:2013-8-15 12:36:48 人气: 标签:

  研究结果表明:

  (1)采取上述方法成功地制得了气孔率分别为5%(氢气压由1MPa减低到019MPa)和45%(氢气压减低到011MPa)的多孔块体金属玻璃。

  (2)多孔Pd-Pt-Cu-P块体玻璃试样的热稳定性与无孔试样大致相同。

  (3)多孔试样具有较低的断裂强度、较低的弹性模量和显著较高的塑性变形。认为是由于多轴应力效应和在孔隙周围的应力集中而造成了可塑性能的显著改善。

  块体金属玻璃的摩擦焊本世纪初开发了许多能够以较低的冷却速度(1100K/s)形成玻璃相的多元合金系,虽然能够生产厘米级尺寸的块体玻璃合金,但作为实际应用领域仍然受到很大限制。因此,利用块体玻璃合金在过冷液相区优越的塑性变形行为,研究了摩擦焊接的可行性。研究用的金属玻璃试样是用铜模铸造法在氩气氛中制备的直径4mm、长40mm的棒状Zr55Al10Ni5Cu30玻璃合金。采用差示扫描量热法测量了合金的热性能。摩擦焊的试样配对是用铸态合金棒制备的,其直径为4mm、长12mm、对接部位的坡口为015mm。试验时所用的专门设计的摩擦焊装置能够在摩擦焊接时精确地控制摩擦时间和对块体金属玻璃试样所施加的压力。在焊接时通过X射线衍射测量和显微镜观察,确认该玻璃合金试样不会发生任何晶化。新设计的摩擦焊接装置装备有气动传动装置和能够精确控制摩擦焊接时的摩擦时间和压力,成功地完成了Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃的摩擦焊接,焊接界面完好,没有出现明显的缺陷、气孔或裂纹。通过对焊接界面在摩擦焊接时的温度测量和焊接后进行的X射线衍射分析,证明了在较长的摩擦时间和较高的摩擦压力下未发生晶化。摩擦时间较之摩擦压力对于焊接界面突起的形成影响更大。为了获得完好的且不发生晶化的Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃的摩擦焊接,必须将所形成的界面突起物控制到最小。Sm-Fe合金磁致伸缩薄膜磁致伸缩合金、形状记忆合金和压电陶瓷是在微型机器人上所用致动器的重要功能材料。作为超磁致伸缩材料人们所熟知稀土-铁系合金的有Tb-Fe、Sm-Fe和Terfeno-lD等。

  日本东海大学的研究人员用DC磁控溅射法制备了Sm-Fe合金薄膜,研究了成膜条件对于Sm-Fe合金薄膜磁致伸缩特性的影响。在DC磁控溅射装置上进行合金溅射时首先抽成510@10-4Pa真空度,充入纯度为5N的氩气作为溅射气体,并于012、015、018和110Pa的氩气压力下进行溅射,溅射功率为200W,成膜时间316ks,基片与靶间距离保持90mm不变,基片温度在323至623K之间变化。所用的溅射靶是用导电树脂将钐片或铁片粘接在Sm-Fe合金板上制备成的靶片,通过改变所粘附在Sm-Fe(SmFe119)合金板上的钐片(9919%Sm)或铁片(9919%Fe)数量来控制溅射薄膜的成分,薄膜厚度218013Lm,薄膜成分处于SmFe21450115范围以内。

  研究结果表明:在成膜条件为423K和溅射气体压力015Pa时,所获得的溅射薄膜为非晶态相,可得到大约为1400@10-6大的磁致伸缩,这是当前磁致伸缩合金薄膜可获得的最大压缩(负)磁致伸缩值。在基片温度423K和溅射气体压力低的条件下,获得了大的磁致伸缩值,这是因为在低的溅射气体压力下所形成的显示低磁致伸缩值和Sm2O3氧化物和结晶相的体积分率减少了的缘故。基片温度高于623K时,发现在溅射薄膜的非晶相(磁致伸缩值大)中生成了固溶有Fe(磁致伸缩值小)的Sm合金相和Sm2O3相,由于非晶相减少而降低了磁致伸缩值。高容量贮氢材料金属系高容量贮氩材料氢的燃烧能量是相当重量汽油的三倍,使用氢作为燃料的汽车,为保证运行500km需5kg以上的氢,而装这些氢则要容积达200L,压力为70MPa的压缩氢罐,这是汽车难以装载的,更何况实用车辆应达到7kg以上的氢贮量,这是一件很困难的事。近年来开发了金属系、无机系、碳系等贮氢材料,其各有优缺点,不过目前均未达到真正的实用化水平。

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