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超高强块体非晶合金的研究进展

魏新权 毕甲紫 李然

超高强块体非晶合金的研究进展

魏新权, 毕甲紫, 李然
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  • 研制具有极限力学性能的金属材料一直是材料研究人员的梦想.超高强块体非晶合金是一类具有极高断裂强度(≥ 4 GPa)、高热稳定性(玻璃化转变温度通常高于800 K)和高硬度(通常高于12 GPa)的新型先进金属材料,其代表合金材料Co-Ta-B的断裂强度可达6 GPa,为目前公开报道的块体金属材料的强度记录值.本文系统地综述了该类超高强度块体非晶合金的组分、热学性能、弹性模量及力学性能,阐述了该类材料的研发历程;以弹性模量为联系桥梁,阐明了该类超高强块体非晶合金材料各物理性能的关联性,并揭示了其高强度、高硬度的价键本质.相关内容对于材料工作者了解该类超高强度金属材料的性能和特点,并推进该类材料在航空航天先进制造、超持久部件、机械加工等领域的实际应用有着重要意义.
      通信作者: 李然, liran@buaa.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号:51131002)、霍英东教育基金会青年教师基金应用研究课题(批准号:142008)和北京市自然科学基金面上项目(批准号:2172034)资助的课题.
    [1]

    Ashby M F 2005 Materials Selection in Mechanical Design (Third Edition) (Butterworth-Heinemann) pp1-9

    [2]

    Lu K 2010 Science 328 319

    [3]

    Morris Jr J W, Guo Z, Krenn C R, Kim Y H 2001 ISIJ International 41 599

    [4]

    Li Y, Raabe D, Herbig M, Choi P P, Goto S, Kostka A, Yarita H 2014 Phys. Rev. Lett. 113 106104

    [5]

    Li Y J, Choi P, Goto S Borchers C, Raabe D, Kirchheim R 2012 Acta Mater. 60 4005

    [6]

    Ashby M F, Greer A L 2006 Scripta Mater. 54 321

    [7]

    Wang W H 2005 J. Non-Cryst. Solids 351 1481

    [8]

    Inoue A 2000 Acta Mater 48 279

    [9]

    Wang W H 2012 Prog. Mater. Sci. 57 487

    [10]

    Chen H S 1974 Acta Metall. 22 1505

    [11]

    Drehman A J, Greer A L, Turnbull D 1982 Appl. Phys. Lett. 41 716

    [12]

    Inoue A, Zhang T, Masumoto T 1989 Mater. Trans. JIM 30 965

    [13]

    Inoue A, Zhang T, Masumoto T 1990 Mater. Trans. JIM 31 425

    [14]

    Inoue A, Kato A, Zhang T 1991 Mater. Trans. JIM 32 609

    [15]

    Zhang T, Inoue A, Masumoto T 1991 Mater. Trans. JIM 32 1005

    [16]

    Inoue A, Zhang T 1996 Mater. Trans. JIM 37 185

    [17]

    Peker A, Johnson W L 1993 Appl. Phys. Lett. 63 2342

    [18]

    Inoue A Shinohara1 Y, Gook J S 1995 Mater. Trans. JIM 36 1427

    [19]

    Inoue A, Shen B L, Koshiba H, Kato H, Yavari A R 2003 Nature Mater. 2 661

    [20]

    Chang C T, Shen B L, Inoue A 2006 Appl. Phys. Lett. 88 011901

    [21]

    Inoue A, Shen B L, Koshiba H, Kato H, Yavari A R 2004 Acta Mater. 52 1631

    [22]

    Zhang T, Yang Q, Ji Y F, Li R, Pang S J, Wang J F, Xu T 2011 Chin. Sci. Bull. 56 3972

    [23]

    Inoue A, Shen B L, Chang C T 2006 Intermetallics 14 936

    [24]

    Wang J Li R, Hua N B, Zhang T 2011 J. Mater. Res. 26 2072

    [25]

    Dun T T, Liu H S, Shen B L 2012 J. Non-Cryst. Solids 358 3060

    [26]

    Wang J F, Wang L G, Guan S K, Zhu S J, Li R, Zhang T 2014 J. Alloys Compod. 617 7

    [27]

    Wang J F, Li R, Xiao R J, Xu T, Li R, Liu Z Q, Huang L, Hua N B, Li G, Li Y C, Zhang T 2011 Appl. Phys. Lett. 99 151911

    [28]

    Man Q K, Sun H J, Dong Y Q, Shen B L, Kimura H, Makino A, Inoue A 2010 Intermetallics 18 1876

    [29]

    Dong Y Q, Wang A D, Man Q K, Shen B L 2012 Intermetallics 23 63

    [30]

    Shen B L, Inoue A, Chang C T 2004 Appl. Phys. Lett. 85 4911

    [31]

    Lin C Y, Li M C, Chin T S 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 310

    [32]

    Yao J H, Wang J Q, Li Y 2008 Appl. Phys. Lett 92 251906

    [33]

    Yao J H, Yang H, Zhang J, Wang J Q, Li Y 2008 J. Mater. Res. 23 392

    [34]

    Chang Z Y, Huang X M, Chen L Y, Ge M Y, Jiang Q K, Nie X P, Jiang J Z 2009 Mater. Sci. Engineer. A 517 246

    [35]

    Park J M, Wang G, Li R, Mattern N, Eckert J, Kim D H 2010 Appl. Phys. Lett. 96 031905

    [36]

    Gu X J, Joseph P S, Shiflet G J 2007 J. Mater. Res. 22 344

    [37]

    Wei X Q 2017 M. S. Dissertation (Beijing: Beihang University) (in Chinese) [魏新权 2017 硕士学位论文 (北京: 北京航空航天大学)]

    [38]

    Schuh C A, Hufnagel T C, Ramamurty U 2007 Acta Mater. 55 4067

    [39]

    Liu Z Q, Wang R F, Qu R T, Zhang Z F 2014 J. Appl. Phys. 115 203513

    [40]

    Chen X Q, Niu H, Li D, Li Y 2011 Intermetallics 19 1275

    [41]

    Liu Y H, Wang G, Wang R J, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H 2007 Science 315 1385

    [42]

    Lewandowski J J, Wang W H, Greer A L 2005 Phil. Mag. Lett. 85 77

    [43]

    Egami T, Poon S J, Zhang Z, Keppens V 2007 Phys. Rev. B 76 024203

    [44]

    Johnson W L, Samwer K 2005 Phys. Rev. Lett. 95 95501

  • [1]

    Ashby M F 2005 Materials Selection in Mechanical Design (Third Edition) (Butterworth-Heinemann) pp1-9

    [2]

    Lu K 2010 Science 328 319

    [3]

    Morris Jr J W, Guo Z, Krenn C R, Kim Y H 2001 ISIJ International 41 599

    [4]

    Li Y, Raabe D, Herbig M, Choi P P, Goto S, Kostka A, Yarita H 2014 Phys. Rev. Lett. 113 106104

    [5]

    Li Y J, Choi P, Goto S Borchers C, Raabe D, Kirchheim R 2012 Acta Mater. 60 4005

    [6]

    Ashby M F, Greer A L 2006 Scripta Mater. 54 321

    [7]

    Wang W H 2005 J. Non-Cryst. Solids 351 1481

    [8]

    Inoue A 2000 Acta Mater 48 279

    [9]

    Wang W H 2012 Prog. Mater. Sci. 57 487

    [10]

    Chen H S 1974 Acta Metall. 22 1505

    [11]

    Drehman A J, Greer A L, Turnbull D 1982 Appl. Phys. Lett. 41 716

    [12]

    Inoue A, Zhang T, Masumoto T 1989 Mater. Trans. JIM 30 965

    [13]

    Inoue A, Zhang T, Masumoto T 1990 Mater. Trans. JIM 31 425

    [14]

    Inoue A, Kato A, Zhang T 1991 Mater. Trans. JIM 32 609

    [15]

    Zhang T, Inoue A, Masumoto T 1991 Mater. Trans. JIM 32 1005

    [16]

    Inoue A, Zhang T 1996 Mater. Trans. JIM 37 185

    [17]

    Peker A, Johnson W L 1993 Appl. Phys. Lett. 63 2342

    [18]

    Inoue A Shinohara1 Y, Gook J S 1995 Mater. Trans. JIM 36 1427

    [19]

    Inoue A, Shen B L, Koshiba H, Kato H, Yavari A R 2003 Nature Mater. 2 661

    [20]

    Chang C T, Shen B L, Inoue A 2006 Appl. Phys. Lett. 88 011901

    [21]

    Inoue A, Shen B L, Koshiba H, Kato H, Yavari A R 2004 Acta Mater. 52 1631

    [22]

    Zhang T, Yang Q, Ji Y F, Li R, Pang S J, Wang J F, Xu T 2011 Chin. Sci. Bull. 56 3972

    [23]

    Inoue A, Shen B L, Chang C T 2006 Intermetallics 14 936

    [24]

    Wang J Li R, Hua N B, Zhang T 2011 J. Mater. Res. 26 2072

    [25]

    Dun T T, Liu H S, Shen B L 2012 J. Non-Cryst. Solids 358 3060

    [26]

    Wang J F, Wang L G, Guan S K, Zhu S J, Li R, Zhang T 2014 J. Alloys Compod. 617 7

    [27]

    Wang J F, Li R, Xiao R J, Xu T, Li R, Liu Z Q, Huang L, Hua N B, Li G, Li Y C, Zhang T 2011 Appl. Phys. Lett. 99 151911

    [28]

    Man Q K, Sun H J, Dong Y Q, Shen B L, Kimura H, Makino A, Inoue A 2010 Intermetallics 18 1876

    [29]

    Dong Y Q, Wang A D, Man Q K, Shen B L 2012 Intermetallics 23 63

    [30]

    Shen B L, Inoue A, Chang C T 2004 Appl. Phys. Lett. 85 4911

    [31]

    Lin C Y, Li M C, Chin T S 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 310

    [32]

    Yao J H, Wang J Q, Li Y 2008 Appl. Phys. Lett 92 251906

    [33]

    Yao J H, Yang H, Zhang J, Wang J Q, Li Y 2008 J. Mater. Res. 23 392

    [34]

    Chang Z Y, Huang X M, Chen L Y, Ge M Y, Jiang Q K, Nie X P, Jiang J Z 2009 Mater. Sci. Engineer. A 517 246

    [35]

    Park J M, Wang G, Li R, Mattern N, Eckert J, Kim D H 2010 Appl. Phys. Lett. 96 031905

    [36]

    Gu X J, Joseph P S, Shiflet G J 2007 J. Mater. Res. 22 344

    [37]

    Wei X Q 2017 M. S. Dissertation (Beijing: Beihang University) (in Chinese) [魏新权 2017 硕士学位论文 (北京: 北京航空航天大学)]

    [38]

    Schuh C A, Hufnagel T C, Ramamurty U 2007 Acta Mater. 55 4067

    [39]

    Liu Z Q, Wang R F, Qu R T, Zhang Z F 2014 J. Appl. Phys. 115 203513

    [40]

    Chen X Q, Niu H, Li D, Li Y 2011 Intermetallics 19 1275

    [41]

    Liu Y H, Wang G, Wang R J, Zhao D Q, Pan M X, Wang W H 2007 Science 315 1385

    [42]

    Lewandowski J J, Wang W H, Greer A L 2005 Phil. Mag. Lett. 85 77

    [43]

    Egami T, Poon S J, Zhang Z, Keppens V 2007 Phys. Rev. B 76 024203

    [44]

    Johnson W L, Samwer K 2005 Phys. Rev. Lett. 95 95501

  • [1] 包括, 马帅领, 徐春红, 崔田. 过渡金属轻元素化合物高硬度多功能材料的设计. 物理学报, 2017, 66(3): 036104. doi: 10.7498/aps.66.036104
    [2] 胡蕴成, 叶祥熙, 明辰, 宁西京. 体材料结晶能力的理论预测. 物理学报, 2009, 58(5): 3293-3301. doi: 10.7498/aps.58.3293
    [3] 吴渊, 宋温丽, 周捷, 曹迪, 王辉, 刘雄军, 吕昭平. 块体非晶合金的韧塑化. 物理学报, 2017, 66(17): 176111. doi: 10.7498/aps.66.176111
    [4] 李乡安, 龙志林, 彭建, 张平, 张志纯, 危洪清. 块体非晶合金的黏度与玻璃形成能力的关系. 物理学报, 2009, 58(4): 2556-2564. doi: 10.7498/aps.58.2556
    [5] 王 清, 羌建兵, 夏俊海, 林 哲, 张新房, 董 闯, 王英敏. Cu-Zr-Ti系Cu基块体非晶合金的形成和成分优化. 物理学报, 2006, 55(1): 378-385. doi: 10.7498/aps.55.378
    [6] 彭建, 龙志林, 危洪清, 李乡安, 张志纯. 铁基块体非晶合金在纳米压痕过程中的蠕变行为研究. 物理学报, 2009, 58(6): 4059-4065. doi: 10.7498/aps.58.4059
    [7] 廖光开, 龙志林, 许福, 刘为, 张志洋, 杨妙. 基于分数阶流变模型的铁基块体非晶合金黏弹性行为研究. 物理学报, 2015, 64(13): 136101. doi: 10.7498/aps.64.136101
    [8] 柳 林, 王 俊, 赵 辉, 荣利霞, 董宝中, 柳 义. 用原位x射线小角散射研究块体非晶合金Zr55Cu30Al10 Ni5的结构弛豫. 物理学报, 2003, 52(9): 2219-2222. doi: 10.7498/aps.52.2219
    [9] 张 涛, 吴志方, 柳 林, 柳 义. 块体非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5 结构弛豫的研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1679-1682. doi: 10.7498/aps.54.1679
    [10] 胡勇, 闫红红, 林 涛, 李金富, 周尧和. 退火态Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金在轧制过程中的自由体积演化. 物理学报, 2012, 61(8): 087102. doi: 10.7498/aps.61.087102
    [11] 江建军, 袁 林, 邓联文, 何华辉. 磁性纳米颗粒膜的微磁学模拟. 物理学报, 2006, 55(6): 3043-3048. doi: 10.7498/aps.55.3043
    [12] 冯涛, Horst Hahn, Herbert Gleiter. 纳米结构非晶合金材料研究进展. 物理学报, 2017, 66(17): 176110. doi: 10.7498/aps.66.176110
    [13] 蔡衡, 王荫君, 唐谦, 杨克敏, 沈建祥, 张绪信. 光盘存储材料非晶GdTbFe膜的性能. 物理学报, 1987, 36(6): 705-711. doi: 10.7498/aps.36.705
    [14] 秦秀娟, 邵光杰, 刘日平, 王文魁. ZnO纳米块体材料的制备及其性能的研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2409-2413. doi: 10.7498/aps.54.2409
    [15] 许文祥, 孙洪广, 陈文, 陈惠苏. 软物质系颗粒材料组成、微结构与传输性能之间关联建模综述. 物理学报, 2016, 65(17): 178101. doi: 10.7498/aps.65.178101
    [16] 黄大庆, 康飞宇, 周卓辉, 刘翔, 程红飞. 微波低通高阻复合材料构件的设计与性能验证. 物理学报, 2015, 64(18): 188401. doi: 10.7498/aps.64.188401
    [17] 张源, 高雁军, 胡诚, 谭兴毅, 邱达, 张婷婷, 朱永丹, 李美亚. 磁铁/压电双晶片复合材料磁电耦合性能的优化设计. 物理学报, 2016, 65(16): 167501. doi: 10.7498/aps.65.167501
    [18] 邱克鹏, 骆越, 张卫红. 新型手性电磁超材料非对称传输性能设计分析. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200728
    [19] 姜太龙, 喻寅, 宦强, 李永强, 贺红亮. 设计脆性材料的冲击塑性. 物理学报, 2015, 64(18): 188301. doi: 10.7498/aps.64.188301
    [20] 蒋国平, 浣石, 郝洪, 杜永峰, 焦楚杰. 钢纤维高强混凝土材料的气体炮试验研究. 物理学报, 2013, 62(1): 016201. doi: 10.7498/aps.62.016201
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-08
  • 修回日期:  2017-07-16
  • 刊出日期:  2017-09-05

超高强块体非晶合金的研究进展

  • 1. 北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京 100191
  • 通信作者: 李然, liran@buaa.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号:51131002)、霍英东教育基金会青年教师基金应用研究课题(批准号:142008)和北京市自然科学基金面上项目(批准号:2172034)资助的课题.

摘要: 研制具有极限力学性能的金属材料一直是材料研究人员的梦想.超高强块体非晶合金是一类具有极高断裂强度(≥ 4 GPa)、高热稳定性(玻璃化转变温度通常高于800 K)和高硬度(通常高于12 GPa)的新型先进金属材料,其代表合金材料Co-Ta-B的断裂强度可达6 GPa,为目前公开报道的块体金属材料的强度记录值.本文系统地综述了该类超高强度块体非晶合金的组分、热学性能、弹性模量及力学性能,阐述了该类材料的研发历程;以弹性模量为联系桥梁,阐明了该类超高强块体非晶合金材料各物理性能的关联性,并揭示了其高强度、高硬度的价键本质.相关内容对于材料工作者了解该类超高强度金属材料的性能和特点,并推进该类材料在航空航天先进制造、超持久部件、机械加工等领域的实际应用有着重要意义.

English Abstract

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