铝基块体非晶材料研究取得新进展


铝基非晶合金由于其高比强度和出色的耐腐蚀性而备受关注。轻质部件材料在航空,航天等领域的应用前景广阔。然而,铝基非晶合金体系的低玻璃形成能力是限制其工程应用的瓶颈。

金属与材料科学研究所(非平衡金属材料联合实验室),材料科学与技术学院,材料科学与技术研究所,研究组王建强和美国约翰霍普金斯大学合作约翰霍普金斯大学的马恩大学教授基于铝的金属玻璃的结构和玻璃成型能力。已经研究和探索了很多年。

在基于Al-TM(过渡金属)-RE(稀土)的三元合金系统中,分别通过TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构通过团簇致密堆积结构的耦合而合金化。 Al-Ni-Co-Y-La五元素合金体系的组成设计获得了直径为1 mm的铝基金属玻璃棒(铝含量为86 at。%)。这是世界上首次报道通过熔体直接浇铸制备铝基散装材料的单一非晶态相,这已引起国内外研究者的广泛关注(迄今为止已引用了150多个参考文献) )。在此基础上,我们最近从组成设计和制备工艺两个方面着手,以进一步提高其玻璃成型能力。

了解微合金元素影响形成能力并帮助设计和优化合金成分的机制。 Al-TM-RE非晶态合金玻璃的形成能力对添加微量元素非常敏感,但其作用机理尚不清楚。他们从电子结构层面研究其影响。一方面,通过Al原子与TM原子之间的电子轨道杂化效应,添加TM(例如Co)可以改变费米表面的直径;另一方面,Al和RE原子被调节。在静态结构之间,添加痕量的RE(例如La)原子可以改变伪布里渊区的大小。

当两者相互作用时,即金属玻璃结构中的费米表面和伪布里渊区相切(2KF=KP),费米表面的电子密度最低,整个金属玻璃结构为最稳定的。非晶形成能力最强。因此,设计最佳的玻璃形成能力的合金组合物,即Al86Ni6.75Co2.25Y3.25La1.75,以获得直径为1.5mm的完全非晶态的结构棒(参见ActaMater,108(2016)143-151)。上述研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和科技部重点研究开发项目的资助和支持。

tags:铝基块状非晶材料

http://m.sinotruk-sh.com.cn