Zr基块状非晶合金及其复合材料的制备与力学性能
文献类型：学位论文
| 作者 | 董文卜 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-16 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 张海峰 |
| 关键词 | 块状非晶 非晶形成能力 力学性能 |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 块体非晶合金具有高强度、高硬度、低弹性模量、极大的弹性应变和粘滞态下良好的成型性等独特的性能，在过去十几年中引发了材料科学工作者的极大兴趣与广泛重视。作为一种潜在的结构和功能材料，如何提高非晶合金的非晶形成能力，并改善其力学性能一直是该领域的研究热点。本文采用电弧熔炼加铜模铸造技术，制备了Zr基块体非晶合金；采用X射线衍射、差分扫描量热分析、金相、扫描电镜、高分辨透射电镜等检测技术对样品进行结构表征；通过压缩和硬度试验，对样品进行压缩性能和硬度等力学性能的测试。主要的工作内容和研究结果包括以下几个方面： （1）制备了具有良好压缩塑性的Zr62Cu15.4Ni12.6Al10块体非晶合金。直径为1.5mm和2mm非晶样品的屈服强度分别为1910MPa和1890 MPa，塑性应变分别为13.5%和14.5%。该合金塑性的改善可归因于非晶结构中存在的2-5nm大小的纳米晶与剪切带的交互作用。一方面，纳米晶促进剪切带的形核，另一方面阻碍剪切带的扩展并导致剪切带分叉，使剪切带数目增加，应变分布得更均匀。与文献报道的Zr基纳米晶/非晶合金相比，该合金的塑性要好得多，因此具有较大的应用前景。（2）为提高Zr62Cu15.4Ni12.6Al10合金的非晶形成能力，研究了Nb对Zr62-xNbxCu15.4Ni12.6Al10合金非晶形成能力、热稳定性及力学性能的影响。当Nb含量较低时，合金的非晶形成能力增强；Nb含量为5 at%时，合金的非晶形成能力最大，临界直径为12 mm；Nb含量为2.5 at%时 合金具有最宽的过冷液相区105K, 因而具有最高的热稳定性。少量的Nb（＜2.8at%）提高了Zr62-xNbxCu15.4Ni12.6Al10块体非晶合金的屈服强度；随Nb含量的增加，压缩强度随之降低，压缩塑性则急剧下降。其原因是，一方面，在Nb含量很少时，由于非晶度的提高，减少了非晶中纳米晶的数量，导致塑性下降，另一方面，当Nb含量较高时，形成准晶或晶态相的倾向增大而导致塑性降低。 （3）为进一步改善Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10合金的非晶形成能力，研究了微量Y对Zr57-xNb5Cu15.4Ni12.6Al10Yx非晶合金非晶形成能力、热稳定性及力学性能的影响。添加0.5 at% Y可降低合金的液相线温度，提高合金的非晶形成能力； 添加1.0 at% Y则降低合金的非晶形成能力。微量Y降低了非晶合金的热稳定性，对合金的力学性能影响很小。 （4）为了提高Zr62Cu15.4Ni12.6Al10合金的非晶形成能力，同时改善其力学性能，制备了临界直径最大可达7mm的（Zr62Cu15.4Ni12.6Al10）100-xTax非晶基复合材料。非晶基体中溶入2.4-4.6 at% Ta, 使玻璃化转变温度Tg和晶化温度Tx提高了20 K，改善了合金的非晶形成能力和热稳定性。所制备的复合材料具有较高的强度和良好的塑性，最大塑性变形可达22.5%。非晶基体中原位析出的体心立方结构的富Ta相使剪切带形核位置增加，阻碍剪切带的扩展，并通过自身的塑性变形和加工硬化对材料的力学性能做出贡献。本工作发现富Ta相在非晶合金制备过程中确实发生了部分溶解，从而澄清了关于富Ta相在非晶合金制备过程中不发生溶解的错误认识. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 99 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16935]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 董文卜. Zr基块状非晶合金及其复合材料的制备与力学性能[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。