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重稀土元素添加对Cu-Zr-Al合金非晶形成和力学性能的调控*

2021-03-08谢晗晞李冬梅刘晓萍唐本镇郭小龙

功能材料 2021年2期
关键词:力学性能能力

谢晗晞,李冬梅,刘晓萍,唐本镇,郭小龙,余 鹏,夏 雷

(1.重庆师范大学 物理与电子工程学院,光电功能材料重庆市重点实验室,重庆 401331;2.上海大学 材料研究所,微结构重点实验室,上海 200072)

0 引 言

非晶态合金材料因为高弹性、高强度、耐腐蚀、软磁性等优异性能在航空航天、微纳米器件、新能源、医疗器械等应用领域具有巨大潜力,针对该材料的研究是凝聚态物理和材料科学领域的持续热点[1-3]。在众多的非晶态合金体系中,CuZr基非晶态合金具有综合性能好、成本较低、易加工等优点,引起了研究者们的广泛关注。玻璃形成能力(GFA)弱导致难以大规模生产和室温脆性是制约非晶态合金应用的主要障碍,为了提高非晶态合金的GFA和综合力学性能,掺杂和微合金化是被广泛采用的有效方法[4-5]。稀土元素被称为“现代工业的维生素”,是一类重要的材料合成添加剂,微量稀土元素的添加可以显著改善合金材料的性能,对各种金属功能材料以及非晶态合金的制备都具有重要的作用[6]。在非晶态合金领域,稀土元素在20世纪90年代块体非晶态合金发展的早期就被用作大量非晶态合金体系的添加剂[7-10]。比如,少量的Gd元素添加就可以显著提高Fe基非晶态合金的GFA[11]。在以往的研究中,研究者们发现少量Ag、Al、Be、Ti和稀土元素的添加可以大幅度提高CuZr基合金体系的GFA,此外,合适的掺杂还可以改善合金的力学性能[12-13]。对于一个非晶态合金体系,掺杂具有较大原子尺寸差和负混合热的元素可以有效提高合金熔体的热稳定性[4,14],从而有利于形成玻璃态。……

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