非晶和高熵合金

前言

　　張勇教授撰寫的《非晶和高熵合金》一書是有特點(diǎn)的，其內(nèi)容雖然并不企圖全面深人論述塊體非晶合金，但對(duì)學(xué)習(xí)塊體非晶合金和進(jìn)行研究工作是有參考價(jià)值的。其撰寫的方法對(duì)年輕教授也是有啟發(fā)意義的?！　〉谝粋€(gè)特點(diǎn)：該書基本上是在張勇教授自己研究工作基礎(chǔ)上撰寫的，所以書的內(nèi)容和寫法上有其明顯的個(gè)人特點(diǎn)。張勇教授自1998年博士畢業(yè)后開始從事塊體非晶合金的研究，先在中國科學(xué)院物理研究所汪衛(wèi)華研究員研究組從事博士后研究，后又去新加坡國立大學(xué)李毅教授處做博士后研究，再后又回到北京科技大學(xué)陳國良（原博士生導(dǎo)師）處繼續(xù)進(jìn)行塊體非晶合金研究工作。他在不同單位的研究組里進(jìn)行了十多年的塊體非晶研究工作，得到了不同研究特點(diǎn)的熏陶，學(xué)到各個(gè)研究組的研究特長。同時(shí)他還吸收了合作教授及其研究生為主的研究成果的營養(yǎng)和內(nèi)容。這些使得他對(duì)書中內(nèi)容有直接的體會(huì)和較深刻的理解?！　〉诙€(gè)特點(diǎn)：該書雖然基本上是在他本人的研究工作基礎(chǔ)上寫的，但在寫法上并不是把其具體研究結(jié)果直接收入書中，他是選擇他涉及的研究內(nèi)容，力圖從基本規(guī)律的層次上去寫，盡量系統(tǒng)化。同時(shí)，書中的參考文獻(xiàn)幾乎全部選擇了他本人和他的研究生，以及與他合作的教授及其研究生團(tuán)隊(duì)為主發(fā)表的文章。這樣，就使得該書既在內(nèi)容上能夠盡量注重基本規(guī)律和系統(tǒng)化，同時(shí)又反映他本人研究的基本特點(diǎn)。當(dāng)然這種撰寫方法會(huì)帶來不能全面引用和論述各種觀點(diǎn)和文章的局限性和嚴(yán)格性?！　「哽睾辖鹗菑堄陆淌趤硇陆饘俨牧蠂抑攸c(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作以后開始的新的研究方向。原來高熵合金的設(shè)計(jì)思路是想提高原子分布的混亂度，可能有利于非晶形成，但是，研究結(jié)果證明，高熵更加有利于固溶體形成，形成面心立方奧氏體或體心立方鐵素體合金。但是這種多組元、無明確基體元素的固溶體合金與傳統(tǒng)的端際固溶體合金在結(jié)構(gòu)和性能上有明顯不同，有其重要特殊點(diǎn)，是值得進(jìn)一步深入研究發(fā)展的合金系統(tǒng)。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了兩種新型結(jié)構(gòu)材料——非晶合金和高熵合金。全書共5章：第1章非晶合金概述，主要介紹塊體非晶合金的產(chǎn)生、發(fā)展和非晶合金形成的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；第2章介紹玻璃化形成能力，即合金形成玻璃態(tài)的難易程度；第3章塊體非晶的特性，主要介紹聯(lián)系到工業(yè)應(yīng)用時(shí)需要克服的問題；第4章非晶合金的工藝，主要介紹實(shí)際個(gè)泡蘑菇程應(yīng)用中非晶合金的成形和加工工藝；第5章高熵合金，介紹近年來在非晶合金的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高熵合金方面的一些工作。    本書適合材料科學(xué)、凝聚態(tài)物理、非品物理等專業(yè)領(lǐng)域的科研和工程技術(shù)人員、研究生或高年級(jí)的本科生參考閱讀，也可作為相關(guān)專業(yè)的選修教材。

書籍目錄

序前言第1章  非晶合金概述  1.1  引言  1.2  非晶合金的發(fā)展  1.3  非晶形成的熱力學(xué)基礎(chǔ)  1.4  非晶形成的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)  參考文獻(xiàn)第2章  玻璃化形成能力  2.1  引言  2.2  微合金化改善合金的玻璃化形成能力  2.3  相圖在玻璃化形成能力上的應(yīng)用  2.4  玻璃化形成能力和共晶耦合區(qū)  2.5  合金相致密度和玻璃化形成能力的關(guān)系  參考文獻(xiàn)第3章  塊體非晶的特性  3.1  引言  3.2  晶化動(dòng)力學(xué)  3.3  玻璃化轉(zhuǎn)變溫度  3.4  非晶合金的勢(shì)函數(shù)確定  3.5  樹枝晶-非晶復(fù)合材料  3.6  金屬絲-非晶復(fù)合材料  參考文獻(xiàn)第4章  非晶合金的工藝  4.1  引言  4.2  非晶絲的制備工藝  4.3  多孔材料的制備工藝  4.4  噴射成形技術(shù)  4.5  噴射沉積基本原理及組織競爭生長  參考文獻(xiàn)第5章  高熵合金  5.1  引言  5.2  基本規(guī)律和特點(diǎn)  5.3  關(guān)鍵科學(xué)問題  5.4  國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　塊體非晶合金之所以重要，在于它具有理論上和實(shí)踐上的雙重意義，既豐富了金屬學(xué)、金屬物理學(xué)等關(guān)于斷裂、強(qiáng)化和變形的理論，又豐富了固體物理學(xué)關(guān)于聲子、電子、位錯(cuò)的理論，并具有成為新一代結(jié)構(gòu)材料的巨大潛力。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三類力學(xué)性能不同的塊體非晶合金：　?。?）室溫脆性的但彈性應(yīng)變極限很大（2%）的塊體非晶合金，如ZrTiCu-NiBe；　?。?）室溫有塑性但是無加工硬化的塊體非晶合金，如：PtCuNiP；　　（3）有室溫塑性又有加工硬化的塊體非晶合金，如CuZrAl?！　×硗?，中國科學(xué)院物理研究所的汪衛(wèi)華等還發(fā)現(xiàn)了一種可以稱為金屬塑料的塊體非晶合金?！　∨c傳統(tǒng)晶態(tài)合金材料相比，塊體非晶合金材料在多項(xiàng)使用性能方面具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：　　（1）具有更為優(yōu)異的力學(xué)性能。CoFeTaB塊體非晶合金的壓縮強(qiáng)度達(dá)到了5185MPa，創(chuàng)造了自然界金屬材料強(qiáng)度的最高紀(jì)錄。目前已開發(fā)出的Zr基塊體非晶合金的斷裂韌性可達(dá)60MPa·ml／2，且在高速載荷作用下具有非常高的動(dòng)態(tài)斷裂韌性，在超高速侵徹金屬時(shí)具有良好的自銳性，是目前已發(fā)現(xiàn)的最為優(yōu)異的穿甲彈彈芯材料之一?！　。?）具有良好的加工性能。在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近，塊體非晶合金材料在塑性變形過程中顯示出了不同程度的超塑性（延伸率可輕易達(dá)15000 9／6），因此在實(shí)際中可針對(duì)不同的用途對(duì)塊體非晶合金材料方便地進(jìn)行各種微米甚至納米級(jí)精密加工變形或拉拔成超細(xì)絲?！　。?）具有優(yōu)良的軟磁、硬磁及獨(dú)特的膨脹特性等物理性能。例如，F(xiàn)e基非晶合金的飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到1.5T以上，而矯頑力低于1A／m2。當(dāng)一些塊體非晶合金材料經(jīng)過后續(xù)熱處理成為納米晶合金后，顯示出了更為優(yōu)異的軟磁和硬磁性能，可作為傳統(tǒng)材料的優(yōu)秀替代品?！　。?）具有更為優(yōu)良的抗多種介質(zhì)腐蝕的能力。FeCrMoBP非晶合金的耐蝕性比常規(guī)不銹鋼高10000倍，因此可在一些更為惡劣的環(huán)境下長期使用，可用于船舶本體及海洋設(shè)備的防腐鍍層，特別針對(duì)于耐蝕性有要求的磁性材料。　?。?）具有良好的生物相容性。利用塊體非晶合金的高強(qiáng)度，可以減小植入器件的尺寸從而減小手術(shù)給患者帶來的創(chuàng)傷；利用其具有和骨骼等硬組織更接近的彈性模量，可以減小應(yīng)力屏蔽效應(yīng)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松及二次骨折的可能性；利用其高耐磨性、高耐蝕性，可以延長植入器件在人體內(nèi)的有效時(shí)間，減少或避免因植人器件失效而帶來的二次植入手術(shù)。因此，塊體非晶合金在生物醫(yī)學(xué)上具有廣闊的應(yīng)用前景，并有望成為下一代高性能生物材料。

圖書封面

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