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需要先解析非晶态金属的力学性能
非晶态合金材料的力学性能(强度、硬度、韧性及耐磨性等)一般高于相应的晶体材料,接近金属“胡须”的强度。平?泽贵金属精炼回收图表-9列出了几种贵金属金属玻璃的典型力学性能。
(1)高强度。金属玻璃的强度比一般晶态金属的强度高,如PdSi2°玻璃的抗拉强度达到1360MPa,远高于一般钯基晶态合金。
(2)高硬度。PdSi2°玻璃的维氏硬度达3250MPa,其他金属玻璃的硬度更高。
(3)金属玻璃具有一定的韧性和延展性,可以加工,且不出现加工硬化现象。一般金属玻璃的冷轧加工变形量可达40%-50%,而Pd-Si系金属玻璃的冷加工变形量可以更大,甚至能够达到98%以上;宏观上金属玻璃又表现出脆性,如PdSi2。金属玻璃的拉伸曲线呈明显的脆性材料特征。
(4)金属玻璃的弹性模量比一般晶态金属低30%左右。
贵金属非晶态材料的应用
金属玻璃在使用中若发生结晶相变并变为脆性,原有的所有优良性能都将丧失,在使用非晶态材料时需特别注意这一点。贵金属非晶态材料的应用主要在以下几个方面。
(1)电接触材料。Si含量高于2%(原子百分比)的晶态钯基合金极脆,难以加工,而Si含量小于2%(原子百分比)时,放电损耗特别严重。Pd_Si二元合金玻璃(Si含量8%~23%,原子百分比)具有弹性与韧性,耐电弧腐蚀。PdCuoFSiuT玻璃的强度和硬度高,弹性极限在900MPa以上,耐磨性是纯银的10倍,既可作接点材料,又可作簧片。
(2)声学材料。Pd80Si20,Pd77.5Ag6SiI6.5,Pd78Ni4Si18和Pd76Cu5Si19等铂基金属玻璃可用作声学材料,这些材料传递声波时具有低的声速和低的衰减。其中Pd77.5Ag6Si16.5非晶材料特别突出,不但传声速率低,且对纵向弹性波的衰减极低。
(3)电阻材料。一些贵金属玻璃的电阻率高,电阻温度系数低而稳定,可用于制作精密电阻。Pd80Si20金属玻璃可用作辐射环境下的电阻元件,如平衡电桥的电阻器及应变计等;另外,Cu-Ag-P系及Pd80Si20非晶还可作电阻应变材料。
(4)磁性材料。金属玻璃的磁性能是非常突出的,不表现出磁晶各向异性,无阻碍畴壁移动的晶界,同时易岀现磁有序结构,如铁磁性、亚铁磁性和超顺磁性等特点。目前,国际上使用最多的是Fe、Co、Ni基软磁材料。磁性材料中贵金属金属玻璃占有一定比例。铁磁性金属玻璃一般是以过渡族金属为基,贵金属玻璃中主要是Pd-Si,Pd-P系合金,加入一定量的铁磁性元素(如Fe、Co、Ni等)后所得到的非晶态材料表现出铁磁性,如Pd75Fe5Si2O.Pd68Co12Si20及
等。另外,Ag-Ni,Ag-Co和Pd-Fe-P等非晶态合金也表现出磁性;Au-Co、AuMn、Au-Cr和Ag-Mn等非晶态磁性贵金属材料呈现出超顺磁性的特性。
(5)测温材料。Pd73Si20Cr7非晶在低温下具有很大的负电阻温度系数,人们已经使用该非晶合金制成温度计,用于低温环境中的温度测量。这种温度计的最大特点是抗辐照,尤其是抗中子辐照。Pd73Si20Cr7非晶的晶化温度为400^,随着温度的上升灵敏度明显降低,其作为温度计使用的范围是1.3~300Ko我国也已研
制成功Pd73Si20Cr7非晶态低温温度计,用于低温辐照环境中的测温。
(6)电解电极材料。以贵金属铂为基,加入硅、磷,或再添加其他合金元素可以制备性能优良的电解用非晶态电极材料,如Pd51Rh30Pe、Pd41Pt40Pw、Pd41Ir40P,9>Pd^Ir30Ti5P19.Pd41Ir30Ti10PI9,Pd“Ir30Rh5%、Pd4lIr30Rh10P19,Pd^lAoPtsP^、Pd4lIr30Pt]0Pl9和PdqlcoRugPD等金属玻璃,具有较高的催化作用及足够的耐磨性与强度,都曾用作电解熔融NaCl的电极。其可承受的电流密度比石墨阳极高,其中Pd41Ir40Pl95卩血嶋丁受心和卩如临的钌擦的电流密度甚至高于RuO/Ti阳极。
其他应用。Pd77.5Cu6Si,6.5玻璃丝材可用于光学装置中作场致电子发射源;PdwNi20Si20玻璃的熔流点为833Y和839T,Pd77.5Ni6Si16.5玻璃的熔流点为761Y和766Y,这两种金属玻璃均可作为钎料使用。

一方面熟记磁性材料
贵金属磁性材料主要是铂基合金,其次还有少量的铂基和银基合金(参阅6.4)。大部分贵金属磁性材料在20世纪30年代就已被发现,并不断提升其性能和推广应用。
1.铂基合金
在Sm-Co合金出现以前,Pt-50%Co(摩尔分数)一直是磁性最强的永磁合金。当温度高于833Y时,Pt-Co合金为无限固溶体;当温度分别低于833龙和685T时,在一定的Co含量范围内,分别出现CoPt和CoPt3有序转变。该合金的磁性对结构十分敏感,单相结构的Pt-Co合金并不显示高的磁性,通过局部有序化获得的有序相与无序相的混合结构才能得到最佳的磁学性能。关于Pt-Co合金具体的熔炼、加工及热处理工艺可参考《贵金属材料加工手册》。
自1936年发现Pt-Co合金具有永磁性能以来,其磁性能一直在不断提升,目前最大磁能积已达104kj/m3oPt-Co合金除具有优良而稳定的磁性能外,还具有高化学稳定性和良好的加工性能。商品化的铂基永磁合金是Pt-23.3Co合金(即等原子百分比Pt-50%Co),至今,在腐蚀环境和性能要求极高的仪器仪表中其应用几乎不可被其他材料替代。
Pt-22Fe(即等原子百分比Pt-50%Fe)合金也具有较高的永磁性能。Pt-22Fe及其附近成分的合金为面心立方'固溶体,在1300Y发生有序转变形成四方晶格结构的/相,引起很大内应力从而使矫顽力升高。Pt-22Fe合金的加工性能良好,采用高温淬火得到无序结构的合金,先经冷加工成形,后在温度500~550龙条件下,进行部分有序化处理20-100h,可获得与Pt-Co合金接近的永磁性能。其他铂基合金磁性材料还有:Pt-43%Mn(原子百分比)、Pt-30%Cr(原子百分比)及Pt-Ni、Pt-Co-Ni、Pt-Cr-Co,Pt-Mn-Cr等。
2.Pd-Fe合金
Pd-34Fe(即等原子百分比Pd-50%Fe)合金及其附近成分的合金高温下为无序固溶体,约在710龙发生有序转变形成CuAuI型有序相。合金加工性能良好,冷加工40%-50%后在400龙进行时效处理,得到的合金磁性为:Hc=63.2-79kA/m,=1.0T,=30.4kj/m3o

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  • 本文由 发表于 2023年3月9日 11:06:15
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