1、5.过冷液相区加工技术过冷液相区成型0.1cm3,4500N,20K/min5 1 2 3 7 6 4 10 9 85.过冷液相区加工技术吹模成型 1）吹模成型示意图。2）Zr44Ti11Cu10Ni10Be25 盘直径4cm，厚度0.8mm，压差0.2Mpa，温度460，时间40s。3）对模子有良好的复制性。1）3）2）5.过冷液相区加工技术吹模成型5.过冷液相区加工技术吹模成型5.过冷液相区加工技术吹模成型5.过冷液相区加工技术热塑成型5.过冷液相区加工技术Processing advantages of TPF of BMGBMG is the ideal material for sm
2、all geometries since it is homogeneous even on the nano-scale.This is due to the fact that no“intrinsic”limitation,such as the grain size in crystalline materials is present.Since TPF is done isothermally and the subsequent cooling can be rather slow,thermal stresses can be reduced to a negligible l
3、evel.Stresses or porosity resulting from solidification shrinkage are also much smaller than in other metal processing methods.Solidification shrinkage,in crystalline materials originates from both,thermal contraction and phase transition shrinkage.The latter accounts for about 5%in typical casting
4、alloys.The absence of a first order phase transition during solidification of BMGs thus dramatically reduces solidification shrinkage.As an example,Zr44Ti11Cu10Ni10Be25,with an approximate thermal expansion coefficient of 5 106 K1 experienced approximately 0.4%solidification shrinkage during casting
5、.During SPF of the same alloy the shrinkage is only 0.2%!The degree of porosity in the final formed BMG depends on the porosity of the feedstock material which is typically less than 2%.Any existing porosity in the feedstock material is dramatically reduced (compressed)during TPF.If,for example,a fe
6、edstock material which contains 2%porosity with pores of 10 m or larger is formed under a pressure of 50 MPa,the porosity after TPF is reduced to 0.004%!5.过冷液相区加工技术微成型及压印5.过冷液相区加工技术微成型、压印5.过冷液相区加工技术微米压印a)Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5 270 C,100s,10MPab)Zr44Ti11Cu10Ni10Be25 450 C,100s,10MPa.c)Au49Ag5.5Pd2.3C
7、u26.9Si16.3 150 C,100,30MPaFor MEMS5.过冷液相区加工技术微米压印a）微米件b）微齿轮c）微型缠绕弹簧For MEMS5.过冷液相区加工技术纳米压印Embossing5.过冷液相区加工技术纳米压印First,BMG1 is embossed on a mould fabricated by conventional techniques.The mould can be any suitable material such as Ni,Si or alumina,and an SEM image of a nickel mould used here is s
8、hown in a(note that only images are labelled a,b and so on).The mould and BMG1 are separated,leaving a negative pattern of the mould imprinted on BMG1.b,An example of pattern transfer on Pt-BMG after embossing on the Ni mould.The patterned BMG1 can be used as a mould to imprint on a lower-Tg metalli
9、c glass,BMG2.This step is demonstrated by using patterned Pt-BMG to imprint on Au-BMG(c).Alternatively,the crystallized BMG1 pattern can even be used as a mould for another amorphous sample of BMG1.The SEM image of a pattern transferred on Pt-BMG(d)from the crystallized Pt-BMG validates this concept
10、.The process described here demonstrates the replication of 250-m-sized features from a Ni mould into Pt-BMG and Au-BMG moulds.However,it can be extended to nanometre scale.e,SEM image of a Pt-BMG mould with 55-nm-diameter rods fabricated by embossing on porous alumina.f）,Holes imprinted into PMMA u
11、sing the Pt-BMG mould.g,The Pt-BMG mould,after crystallization,imprints holes into the same Pt-BMG,as shown by the SEM image.5.过冷液相区加工技术纳米压印5.过冷液相区加工技术纳米压印Nanoimprinting of Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5 using porous alumina as a mold.The glassy rods of diameters 13nm(a)and 35nm(b)with aspect ratios exceedi
12、ng 50 were formed when Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5 is heated through its SCLR(230290)under an applied pressure of 130MPa.The process can be well controlled as shown by glassy rods with aspect ratios of 5(c,d)fabricated by isothermale mbossing at 275 for 60s.e)To demonstrate the nanoformability,very-high-
13、aspect-ratio(200)Structures were formed.f)The hot-scrapping method can be used to create free-standing nanorods.5.过冷液相区加工技术过冷域拉纳米线Pd-MG纳米线材可以用于高灵敏度氢传感器；具有软磁性Fe-MG纳米线可以制作磁场传感器用于检测生物电流。5.过冷液相区加工技术过冷域接合（焊接）真空度10-5T，加热速度0.083K/S，30N（11.55Mpa），710 K，3.6 ks，5.过冷液相区加工技术过冷域接合（焊接）电子探针元素线分析电子探针元素线分析5.过冷液相区加工技
14、术过冷域接合（焊接）S2参与的焊接是失败的，因为有金属间化合物的生成，是一种硬脆相，Zr47.5Cu47.5Al5不适宜于焊接。5.过冷液相区加工技术6.其它成型技术金属玻璃复合材料6.其它成型与制备技术金属玻璃复合材料cdFcc纳米晶非晶复合6.其它成型与制备技术BMG复合材料半固态感应锻造6.其它成型与制备技术BMG复合材料半固态感应锻造6.其它成型与制备技术BMG复合材料半固态感应锻造6.其它成型与制备技术BMG复合材料半固态感应锻造6.其它成型与制备技术气体雾化法通过高速气体流冲击金属液流使其分散为微小液滴,从而实现快速凝固。特点：生产效率高且合金粉末成球形,有利于后续的成型工艺消除颗
15、粒的原始边界,适用于工业化生产；但与MS法相比,其冷却速度较低,需严格控制合金成分。6.其它成型与制备技术机械合金化法 根据实际需要将合金球磨数小时得到非晶态合金 特点：具有设备简单、易工业化,合金成分范围相对较宽,而且粉末易于成型。可使固态粉末直接转化为非晶相,对于有些采用MS法无法达到非晶化的合金这样就扩大了合金非晶化的成分范围；合金化所需时间较长,因而生产效率较低。6.其它成型与制备技术微波烧结法6.其它成型与制备技术微波烧结是一种利用微微波烧结是一种利用微波加热对粉末进行烧结。波加热对粉末进行烧结。烧结中微波不仅仅只是烧结中微波不仅仅只是作为一种加热能源，其作为一种加热能源，其本身是一
16、种活化烧结过本身是一种活化烧结过程。微波能直接吸收转程。微波能直接吸收转化为热能，加热快，能化为热能，加热快，能量利用率高。陶瓷，氧量利用率高。陶瓷，氧化物玻璃。化物玻璃。63m,843K,600s,N2,Porous Ni52.5Zr15Nb10Ti15Pt7.5微波烧结法lPorous Ni52.5Zr15Nb10Ti15Pt7.5 843Kabcd添加37m Sn后MW得到的样品的微观组织。c)10vol%,783K,d)50vol%,673K除Sn外，XRD没发现其他析出相。6.其它成型与制备技术非晶粉末挤压法Zr65Al10Ni10Cu15非晶合金粉末制备，高压雾化氦气法，压力9.8
17、Mpa，温度1473K，导管直径2mm，平均颗粒79m。0.29MN机械热压到65%，氧和潮湿度控制在0.510-6，压实后在473K，110-3Pa下除气900s。用自动弧焊机封入铜套内，内径20mm，外径23mm，最后 在673K713K进行拉拔，压缩比为35（100%密实的最小压缩比2.5）。6.其它成型与制备技术放电等离子烧结法6.其它成型与制备技术 SPSSPS技术是技术是。在。在SPSSPS烧结过程中，烧结过程中，电极通入直流脉冲电流电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离时瞬间产生的放电等离子体，使烧结体内部分子体，使烧结体内部分颗粒均匀地自身产生焦颗粒均匀地自身产生焦耳热并使颗
18、粒表面活化。耳热并使颗粒表面活化。双非晶相粉末SPS(Fe0.72B0.24Nb0.04)95.5Y4.5 厚度2.5mm，外径12mm，内径6mm。放电等离子烧结bcFig.1.SEM powders:(a)the gas-atomizedZr55Cu30Al10Ni5,(b)Al2O3 powder,and(c)Si3N4 powder.Fig.1Fig.2Fig.2.SEM MGMC(a)10vol.%Al2O3And 10vol.%Si3N4(b).6.其它成型与制备技术放电等离子烧结 SPSSPS在烧结磁性材料时具有烧结温度低、保在烧结磁性材料时具有烧结温度低、保温时间短的工艺特点。
19、温时间短的工艺特点。SPSSPS是一种低温、短时的快速烧结法。是一种低温、短时的快速烧结法。SPSSPS烧结非晶粉末可制备出烧结非晶粉末可制备出20-30nm20-30nm的的FeFe9090ZrZr7 7B B3 3纳米磁性材料。纳米磁性材料。6.其它成型与制备技术铸造非晶球6.其它成型与制备技术激光熔覆铁基非晶涂层1)Successful synthesis of glass nanocrystalline composites yielding desirable properties.2)Engineered layered-structure with hardness values
20、 up to 1800 kg/mm2(VHN).3)Excellent bonding characteristics between coating and substrate.4)First composite/coated surface to successfully be tested at the Colorado School of Mines where disc was subjected to point loads of 300,000 lb(1.3 MN)and average loads of 75,000 lb(340 KN)Yucca Mountain 65km
21、of 5-m-diameter6.其它成型与制备技术高聚物的非晶包覆磁控溅射法Zr55Cu30Al10Ni5 6.其它成型与制备技术喷射沉积成型6.其它成型与制备技术冷喷涂包覆技术耐磨性好，强度高，空隙较大，导致耐蚀性较差6.其它成型与制备技术等离子喷涂非晶涂层 一些韩国材料科学家利用等离子喷涂成功制备出了纯非晶涂层 但另一些科学者如北京科技大学孙冬柏制备出非晶与晶体复合涂层。等离子喷涂焰流具有非常高的温度 在离枪嘴不到 10mm 的地方 温度可以升至大约10000K 在距枪嘴 10-200mm 区间温度由10000K 降到 2000K 温度梯度达到 10000-2000/200-40 K/m
22、m 再加上粒子飞行速度快,使得等离子喷涂粒子具有较大温度梯度。6.其它成型与制备技术High velocity oxygen fuel spraying(HVOF)6.其它成型与制备技术Wire arc spraying process 通过连续快速流动的气体来冲击由连续补给的自耗电极通过阴阳极接触前端电弧放电熔化产生的熔体以形成雾化液滴。其冷却速度可以达到105K/s。效率高，成本低，操作简单，对于易氧化喷涂材料可以通入保护性气体以防止氧化。可以成功用于Fe基非晶的喷涂，如Fe64.82B20.69Si1.9Cr9.23Nb1.8Mn1.01Y0.55 涂层具有很高的强度，硬度，耐磨损性和超
23、强的耐腐蚀性。6.其它成型与制备技术其他喷涂方法 Air plasma spraying(APS)Low pressure plasma spraying(LPPS)High velocity air fuel(HVAF)Cold gas dynamic spraying(CS)Electro-spark deposition process6.其它成型与制备技术多孔非晶6.其它成型与制备技术泡沫非晶2min6.其它成型与制备技术几种多孔（泡沫）非晶特性评价6.其它成型与制备技术封闭铸造6.其它成型与制备技术2009 年 4 月 1416 日，以“非晶合金材料与物理”为主题的第 347次香山科
24、学会议在北京举行。北京科技大学陈国良教授、中科院金属所胡壮麒教授、上海交通大学周尧和教授、清华大学柳百新教授担任会议执行主席。来自国内24个单位的 37余位专家参加了会议。本次会议总结交流了非晶材料形成理论与相关材料与物理问题研究取得的主要成就，围绕非晶合金的结构及其表征、非晶态合金的形变与断裂及非晶材料的加工成型与应用等中心议题，分析讨论在该领域中存在的关键科学与应用技术问题，预测其未来发展趋势与方向，并探讨了我国未来在该领域做出有创造性工作和取得有重要创新性结果的可行途径。大块非晶合金是一种新型金属材料，对大块非晶在科学和技术层面上的研发,都具有重大意义。北京科技大学，山东大学，大连理工大
25、学，北京科技大学，中国人民大学，浙江大学，中科院物理所，中科院金属所，中国科学院力学研究所，哈尔滨工业大学，清华大学，华中科技大学，燕山大学，中科院宁波材料所，北京航空航天大学，上海交通大学，东北大学，兰州理工大学，广东工业大学，河南理工大学，香港理工大学。安泰科技股份有限公司，国家非晶微晶合金工程技术研究中心。美国工程院院士、中国工程院外籍院士刘锦川教授和日本东北大学陈明伟教授共同指出：非晶合金材料是上帝给人类的一个礼物，不仅在科学研究方面蕴藏着巨大的机遇，同时也孕育着继钢铁、塑料之后“第三次材料工业革命”。我国在块体非晶合金领域的研究虽然时间不到 20 年，但是在科技部和国家自然科学基金委
26、员会的支持下，在该领域的研究已取得一系列国际水平的研究成果，尤其在大塑性块体非晶的研究方面取得了世界一流的研究成果，得到了国际同行的公认。我国科学家的研究成果从数量和质量两方面已全面挤身世界前列，在国际上产生了重要的影响。我国目前在该领域已形成了具有国际水平的研究队伍，聚集了一批优秀的青年科学家（与会的代表中有 11名杰出青年基金获得者）。中国科学家在该领域的研究已具备了较强的国际竞争力，政府和科研管理机构应对该领域的研究应当给予高度的重视，从国家层面组织非晶合金材料的攻关研究，加快非晶合金材料产业化步伐，使我国在非晶合金的研究中占领制高点。与会科学家们还建议，我国政府应当不失时机的组织优秀的
27、科学家和企业进行联合攻关，解决加工成型过程的关键技术问题：非晶合金粉体材料及其涂层技术、块体非晶合金的微成型技术、块体非晶在过冷液相区的超塑性精密成型工艺、非晶合金的近净铸造成型技术、非晶合金大型薄壁零件的精密成型和加工技术、金属玻璃基复合材料的半固态成型技术、非晶合金型材的连续成型技术等。力争在 2-3 个合金体系的加工成型技术研究方面取得突破，尤其在低成本非晶合金材料体系及其工业化的生产工艺的开发方面取得突破，形成整套的工艺技术研 块体非晶材料制备及相关材料科学与物理问题的研究研究，是当今世界世界上材料科学和工程领域前沿研究热点之一。块体非晶合金与传统材料相比，具有更为优异的物理、化学、力学性能及精密成型性，在航空航天器件、精密机械、信息等领域显示出重要的应用价值。但是在非晶合金的结构及其表征、块体非晶合金的非晶形成能力与设计等方面，仍有许多重大的材料科学和物理问题有待解决。“973”项目“高性能轻质非晶态合金若干关键基础问题研究”前排（左-右）：徐坚（金属所）、姚可夫（清华）、马朝利（北航）、惠希东（北科大）、逄淑杰（北航）、董闯（大连理工）、？(大连理工？)后排（左-右）：王建强（金属所）、张涛（北航）、沈宝龙（宁波材料所）、汪卫华（物理所）、吕昭平（北科大）、魏丙辰（力学所）、？（？）两个老师不能确定，失误之处大家来补充
