一种合金组合物，包含：以49原子百分比（at%）至65at%的范围存在的铁，以10.0at%至16.5at%的范围存在的镍，任选地以0.1at%至12at%的范围存在的钴，以12.5at%至16.5at%的范围存在的硼，任选地以0.1at%至8.0at%的范围存在的硅，任选地以2at%至5at%的范围存在的碳，任选地以2.5at%至13.35at%的范围存在的铬，以及任选地以1.5at%至2.5at%的范围存在的铌，其中，所述合金组合物在以103K/s至104K/s范围内的速率冷却时呈现出亚稳玻璃基体显微组织成分，并且当施加以0.001s-1的速率施加的拉伸力时发展出大于1.1×102m-1至107m-1范围内的每线性米剪切带数目。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及金属组合物，所述金属组合物能够在室温下通过触发亚稳玻璃基体显微组织结构的形成和每线性单位相关数目的剪切带而发展塑性。
技术介绍
尽管具有期望的特性组合例如高硬度、高拉伸应力和高断裂强度，但是金属玻璃和纳米材料的实际应用已经相对受限。在这两种材料类别中出现的一个问题在于这些材料可能呈现相对脆性的响应。已经通过以下方式促进这些材料类别的商业应用:利用其软磁和硬磁特性以用于包括变压器和高能量密度永磁体之类的应用，以及更近期用于表面技术应用，其中包括这些材料的覆层可以被施加到表面上以解决腐蚀、侵蚀和/或磨损的问题。尽管金属玻璃和纳米材料均能够在压缩测试时显示出延展性，但是相同的材料在拉伸测试时通常可能呈现出可接近零的拉伸延展性且以脆性的方式断裂。由于这些材料的极小的长度尺度结构有序性(即分子综合物)和几乎无缺陷的特性(即，无Ι-d位错或2-d晶界/相界缺陷)，因此可以获得相对高的强度。但是，由于结晶度的缺乏，因此位错可能未被发现，并且到目前为止·似乎不存在用于显著(即>2%)拉伸伸长的机制。金属玻璃可能呈现出与剪切带和/或裂纹的快速扩展相关联的相对有限的断裂韧性，这可能关系到这些材料的技术利用。在室温下变形的金属玻璃中，塑性变形可能与剪切转变区中的协作性原子重组不一致，这可能在剪切带的薄带中发生。在非约束式载荷例如在张力作用下，剪切带可能以失控的方式扩展，随后是裂纹的相应成核，这可能导致灾难性失效。对于纳米晶体材料而言，当晶粒尺寸逐渐减小时，位错积聚的形成可能变得更加困难，并且它们的运动可能受大量2-d缺陷的相界和晶界的限制。晶粒尺寸/相尺寸的减小可能另外由于滑移系统在晶界/相界区域中的有效中断而致使可动的位错变为不可动。由此，纳米材料呈现出显著水平塑性变形的能力可能受到抑制，甚至在非常延展性的纳米FCC金属例如铜和镍中也如此。因此，在纳米晶体材料中实现足够的延展性(>1%)已经成为难题。这些类别的材料所固有的不能在室温下张力变形可能是对于其中可能需要固有延展性以避免灾难性失效的潜在结构应用而言的相对限制因素。专利技术概述本公开的一方面涉及合金组合物。所述合金组合物可以包括:以49原子百分比(at%)至65at%的范围存在的铁，以10at%至16.5at%的范围存在的镍，任选地以0.lat%至12at%的范围存在的钴，以12.5at%至16.5at%的范围存在的硼，任选地以0.lat%至8.0at%的范围存在的硅，任选地以2at%至5at%的范围存在的碳，任选地以2.5at%至13.35at%的范围存在的铬，以及任选地以1.5&七％至2.5at%的范围存在的铌，其中，所述合金组合物在以103K/s至104K/s范围内的速率冷却时呈现出亚稳(spinodal)玻璃基体显微组织成分(microconstituent),并且当施加以0.0Ols-1的速率施加的拉伸力时发展出大于1.1 X IOV1至IO7HT1范围内的每线性米剪切带数目。附图说明参照下面的结合附图对本文所述实施方案的描述，本公开的上述和其它特征、以及实现它们的方式将变得更加清楚和更好理解，其中:图1图示了由合金I通过平面流铸工艺生产的箔片的示例。图2a和图2b图示了由合金2通过Taylor-Ulitovsky工艺生产的微丝的示例。图3图示了由合金3通过Taylor-Ulitovsky工艺生产的微丝。图4图示了由合金4通过平面流铸工艺生产的箔片。图5图示了由合金4通过Taylor-Ulitovsky工艺生产的微丝。图6图示了由合金5通过Taylor-Ulitovsky工艺生产的微丝。图7图示了由合金6通过平面流铸工艺生产的箔片。图8a和图8b图示了由合金7通过Taylor-Ulitovsky工艺生产的微丝。图9图示了由合金8通过平面流铸工艺生产的箔片。图10图示了由合金8通过Taylor-Ulitovsky工艺生产的微丝。`图11图示了由合金8通过超淬火(Hyperquenching)工艺生产的纤维。图12图示了由合金9通过平面流铸工艺生产的箔片。图13图示了由合金6形成的波纹箔片的图像。图14图示了由合金8通过超淬火工艺生产的纤维的弯曲能力与轮速度优化的关系O图15a和图15b图示了在由合金8通过超淬火工艺生产的纤维中的宏观缺陷；其中，图15a图示了左侧外表面,而图15b图示了截面。图16a、图16b和图16c图不了在溶纺条带(melt-spun ribbon)中的SGMM结构的TEM显微图；其中，图16a图示了合金I的TEM显微图，图16b图示了合金4的TEM显微图，而图16c图示了合金8的TEM显微图。图17a1、图 17ai1、图 17b1、图 17bi1、图 17ci 和图 17cii 图示了在通过Taylor-Ulitovsky艺生产的微丝中的SGMM结构的TEM显微图和SAED图样；图17ai)图示了对于合金I的TEM显微图，而图17aii图示了对于合金I的SAED图样；图17bi图示了对于合金4的TEM显微图，而图17bii图示了对于合金4的SAED图样；并且图17ci图示了对于合金8的TEM显微图，而图17cii图示了对于合金8的SAED图样。图18a和图18b图示了在由合金8通过平面流铸工艺生产的箔片中的SGMM结构的TEM显微图(图18a)和对应的SAED (图18b)图样。图19a和图19b图示了在由合金8通过超淬火工艺生产的纤维中的SGMM结构的TEM显微图(图19a)和SAED图样(图19b)。图20a和图20b图示了在拉伸测试之后在由合金I形成的熔纺条带的表面上的多个剪切带的SEM图像；图20a图示了轮侧条带表面(即，在铸造期间与轮相接触的条带表面)，而图20b图示了自由侧条带表面(即，在铸造期间与轮相反的条带表面)。图21a和图21b图示了在拉伸测试之后在由合金2形成的微丝的表面上的多个剪切带(图21a)和在失效之前的缩颈(图21b)。图22图示了在弯曲测试之后在由合金I形成的箔片的表面上的多个剪切带。图23图示了在弯曲测试之后由合金8形成的纤维的表面上的多个剪切带。图24图示了在运动剪切带的前方出现的局部变形诱导变化(LDIC)示出为在TEM显微图的中央附近、位于从左向右移动的剪切带的前方。图25a和图25b图示了在剪切带周围的局部变形诱导变化(LDIC)的TEM显微图(图25a)和示出由扩展中的剪切带诱导的相变的对应选区电子衍射(SAED)图样(图25b)。图26a和图26b图示了在由合金I形成的变形熔纺条带中由扩展中的剪切带与SGMM结构的相互作用导致的诱导剪切带钝化(ISBB)(图26a)和示出扩展中的剪切带前方的LDIC的、在(a)中标记为D的区域的放大图(图26b)。图27a和图27b图示了在由合金4形成的变形熔纺条带中的剪切带拦阻相互作用(SBAI)的TEM图像(图27a)和示出剪切带分枝和拦阻(arresting)的剪切带相互作用区域的放大的TEM图像(图27b) 。图28图示了对于多种商业产品形式的应力-应变曲线，包括由合金I形成的熔纺条带、由合金2通过Taylor-Ulitovsky工艺生产的微丝、由合金9通过平面流铸工艺生产的箔片、以及由合金8通过超淬本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·布拉纳甘，B·E·米查姆，J·K·瓦利塞，J·周，A·塞古伊瓦，
申请(专利权)人：纳米钢公司，
类型：
国别省市：
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