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官方网站|铝基非晶合金以其低的比强度和出色的耐腐蚀性能而倍受注目,在航空、航天等领域中轻质构件材料应用于极具发展前景。然而,铝基非晶合金体系较低的玻璃构成能力是制约其工程化应用于的瓶颈。金属所沈阳材料科学国家(牵头)实验室非均衡金属材料研究部王建强研究员课题组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作,在Al基金科玻璃的结构及玻璃构成能力等方面展开了多年的研究探寻。

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在Al-TM(过渡性金属)-RE(稀土)为基础的三元合金系由中,分别以TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构,通过团簇颗粒堆垛结构的耦合展开了合金的成分设计,在Al-Ni-Co-Y-La五元合金体系中取得了1mm直径的铝基金科玻璃棒材(铝含量约86 at.%)。这是国际上首次报导通过熔体必要铸铁制取出有单一非晶互为的铝基块体材料,引发了国内外研究人员的普遍注目(目前为止提到多达150次)。

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在此基础上,近来从成分设计与制取工艺两个方面著手,更进一步提高其玻璃构成能力。解读微合金元素对构成能力的影响机理,有助设计并优化合金成分。Al-TM-RE非晶合金玻璃构成能力对微组元加到十分脆弱,然而其起到机理不明。他们从电子结构层次研究其影响,一方面,通过Al原子和TM原子之间电子轨道杂化效应,微量加到TM(例如Co)可以转变费米面的直径;另一方面,调节Al原子和RE原子之间静态结构,加到微量RE(例如La)原子需要转变伪布里渊区的大小。

当二者相互作用即金属玻璃结构中的费米面和伪布里渊区切线时(2KF=KP),费米面处的电子态密度低于,整体金属玻璃结构最平稳,此时的非晶构成能力最弱。由此设计出有目前为止拟合的玻璃构成能力合金成分,即Al86Ni6.75Co2.25Y3.25La1.75,模铸可取得直径为1.5mm的几乎非晶结构棒材(闻Acta Mater, 108 (2016) 143-151)。以上研究工作获得了国家自然科学基金重点项目与科技部重点研发项目的资助与反对。

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admin 采矿