第92次:非晶合金材料科学

日期:2019年5月6-7日

地点:中国科学院学术会堂

依托单位:中国科学院物理研究所

  • 非晶合金在空间环境下的研究与应用

    演讲人:张 博

    非晶合金材料从问世以来已经走过近六十年的历程,特别是近二十年来,获得了蓬勃发展,在基础研究和应用领域均取得了突破性进展。作为一种和传统晶体材料结构完全不同的新型材料,其在空间环境下的研究和应用才刚刚起步。本报告正是在这样的基础上,通过对国际国内最新和最前沿的非晶合金材料空间环境下的相关研究进行分析,为未来非晶合金材料空间研究和空间材料应用提供新的思路。基于非晶合金材料独特的结构、性能和制备特点以及太空环境的特殊性(包括宇宙射线和高能辐射离子,低温,微重力,高真空等环境),分析非晶合金材料在空间环境下应用的具体优势。比如,已有实验研究发现Zr 基非晶合金在-200℃时仍然具有优异的塑性和断裂强度,且非晶合金均匀的微观结构和光滑的表面使其具有超强的抗辐照能力,能够大幅度的延长太空探测器的可靠性和使用寿命。另外,非晶合金材料基本科学问题研究需要空间环境,比如在微重力环境下非晶合金材料的制备和玻璃化转变等关键问题。通过空间微重力环境可以获得地面上无法获得的极端研究条件,从而拓展和突破人们对非晶关键科学问题的认识。

  • 非晶合金的断裂:从基础研究到应用

    演讲人:王 刚

    非晶合金是一种新兴的金属材料,展现出优异的性能,是近几十年来金属材料领域的研究重点和热点。然而,多数非晶合金表现为脆性断裂,这是限制非晶合金大规模工程应用的主要瓶颈。提高非晶合金的塑性变形能力是突破这一瓶颈的关键。因此,聚焦非晶合金的变形和断裂问题,当前存在以下三个亟需解决的问题。(1) 非晶合金变形的结构起源尚缺乏清晰而全面的认识,特别是非晶合金受到外界力和热影响下的原子层开动机制不明晰。(2) 无序结构导致非晶合金以局域剪切方式发生形变,使得非晶合金变形过程中呈现出无规律性的间歇性锯齿流变行为,依赖于长程序的传统晶体物理理论和模型不再适用于非晶固体的塑变机理,阻碍了对变形机制和局部损伤的全面认识。(3) 由于非晶合金的玻璃本质,非晶合金往往呈现脆性断裂。对非晶固体断裂机理认识的缺失,阻碍了非晶合金强韧化方法的发展。这些问题极大的阻碍了非晶合金的工程应用。

  • Fe-P-C-B 基非晶合金及其磁阻电机铁芯应用

    演讲人:张 涛

    Fe基软磁非晶合金具有高磁导率、低矫顽力、相对高的饱和磁化强度和低的磁芯损耗等优异软磁性能,实现了在配电变压器中的应用,有效地提高了电网效率降低了能耗。但由于其热处理引起的弛豫脆性也很大程度上限制了应用范围。开发出饱和磁化强度更高且没有热处理弛豫脆性的Fe基非晶合金,不仅能够进一步扩大其配电变压器中应用范围,而且能够用于电机铁芯有效的提高其效率降低能耗。由于磁阻电机不同于依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩的传统电机,而是利用转子磁阻不均匀而产生转矩的电机。定转子都是软磁材料的磁阻电机能更好的发挥非晶合金的高磁导率性能。报告介绍Fe-P-C-B系非晶合金形成、性能及其在磁阻电机铁芯应用研究结果。发现提高Fe含量不仅能够提高饱和磁化强度,而且与非晶合金条带的淬态及热处理状态的韧性密切相关。Fe含量达到一定浓度时淬态非晶合金薄带发生由脆性变为韧性,Fe含量更高时热处理弛豫后的非晶合金薄带也不发生脆性转变。

  • 铁基非晶合金成份与原子团簇丰度和热稳定性的关联性

    演讲人:周少雄

    铁基非晶软磁合金作为等战略新兴产业的基础材料之一,广泛应用于智能制造、智能电网、新能源汽车、信息技术和航空航天等领域。目前铁基非晶合金元器件向着更小、更轻、更高效的方向发展,要满足新型元器件的要求,必须开发更高饱和磁感应强度的铁基非晶合金。由于要提高饱和磁感强度必须增加铁基非晶合金的铁含量,导致了铁基合金的非晶形成能力和非晶合金结构热稳定性的明显下降。因此,开发兼备更强非晶形成能力和更高饱和磁感强度的新型铁基非晶合金既是铁基非晶合金发展的新机遇,同时也带来了新的挑战。材料的结构是体现出材料宏观性能的基础,合金熔体由一些尺寸非常小的原子团簇构成,从合金熔体到非晶合金的转变将原子团簇结构特征保留在了固体合金中,这些原子团簇结构的热稳定性决定了熔体的非晶形成能力和非晶合金结构热稳定性,通常,原子团簇的自由能越低,热稳定性越好。因此,要解决铁含量提升造成的非晶形成能力和非晶合金结构热稳定性下降问题的关键是对合金熔体的原子团簇结构进行调控。

  • 非晶合金的高通量制备与表征

    演讲人:柳延辉

    非晶合金往往由多个组元构成,这给成分和性能优化带来巨大的挑战。材料基因工程是最近发展起来的新方法,高通量实验是材料基因工程的主要组成部分之一。通过高通量制备和表征,不仅可以加快非晶合金新材料探索效率,而且在高通量表征中所获得大量实验数据还可以帮助理解非晶合金中的科学问题。本报告将介绍高通量制备和表征在非晶合金中的应用,通过列举典型的案例,展示高通量方法在探索非晶合金新材料中的重要作用。