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Ti基块体非晶合金具有优异的力学、物理和化学性能,是一种具有广阔发展前景的新型功能材料。受临界冷却速率的限制,传统的制备技术难以得到大尺寸、不含Be元素的非晶合金,严重阻碍了其在工业生产中的应用。采用粉末冶金技术能够制备出新型无毒、三维尺寸大、强度高、具有良好非晶形成能力的Ti基块体非晶合金。本文采用机械合金化(MA)与放电等离子烧结技术(SPS)制备新型富铝Ti基块体非晶合金及其非晶/纳米晶复合材料。机械合金化制备Ti-Al-Zr-B-Y非晶合金,研究合金元素Zr、B和Y对非晶合金球磨过程及非晶形成能力的影响。将高纯Ti、Al、Zr、B和Y元素粉末按照名义成分精确配料混合后与不锈钢磨球一起封入不锈钢球磨罐,采用高能行星球磨机制备Ti-Al-Zr-B-Y非晶合金。采用X射线衍射(XRD)技术进行球磨粉体的物相分析。采用扫描电子显微镜(SEM)和透射扫描电镜(TEM)观察非晶合金粉体的微观形貌。升温速率为40K/min示扫描量热技术(DSC)分析非晶合金的相关热力学参数,确定玻璃转变温度Tg以及初始晶化温度Tx1等特征温度。球磨过程中,微量添加Zr能促进混合粉末的非晶化转变,提高非晶合金的非晶形成能力,但合金的热稳定性略有降低。微量添加B和Y能够细化非晶合金粉末,促进混合粉末的非晶化转变,提高非晶合金的非晶形成能力和热稳定性。Ti50Al46.4Zr3B0.6非晶合金的过冷液相区高达100K。放电等离子烧结制备Ti-Al-Zr-B-Y块体非晶合金,研究合金元素Zr、B和Y对块体非晶合金力学性能的影响。根据测得的玻璃转变温度Tg和初始晶化温度Tx1,确定合适的烧结温度。将机械合金化制备的Ti-Al-Zr-B-Y非晶合金粉末,装入硬质合金模具中,在20MPa的压力下预压后,放入放电等离子烧结炉内,快速烧结成?20×7 mm的圆柱形试样。使用XRD,SEM和TEM测试技术研究烧结块体的物相结构和微观形貌。采用EDAX能谱分析块体非晶合金的实际化学成分。根据阿基米德排水法测量烧结块体的密度,并计算其致密度。在Gleeble试验机上测试Ti-Al-Zr-B-Y烧结块体的室温压缩强度,压缩试样为?5×7 mm的圆柱形试样,应变速率为5×10-3s-1。使用纳米压痕仪测量烧结试样的弹性模量和显微硬度。在Tg温度附近烧结时,块体为完全非晶合金,块体非晶合金的致密度和断裂强度随烧结温度的提高而增大。当烧结温度接近初始晶化温度时,块体中析出?-Ti Al和?2-Ti3Al纳米晶。微量添加合金元素Zr、B和Y有利于提高块体非晶合金的室温断裂强度,且B和Y同时添加比单独添加的效果更好。Ti50Al46.2Zr3B0.6Y0.2块体非晶合金的断裂强度达到最大值1362MPa。以Ti50Al47Zr3块体非晶合金为研究对象,研究了烧结工艺参数对块体非晶合金及非晶/纳米晶室温力学性能的影响,优化工艺参数,给出制备高性能块体非晶合金和非晶/纳米晶复合材料的工艺参数选择规律。SPS烧结块体非晶合金时,在500MPa或更高的压力下进行高压或超高压烧结的同时,采用较高的升温速率将非晶合金粉末加热到过冷温度区内靠近Tx的适当温度,适当延长保温时间即可获得高性能的块体非晶合金。通过适当提高烧结温度,适当延长保温时间来制备高强度的非晶/纳米晶复合材料。实验获得的Ti50Al47Zr3块体非晶合金及其非晶/纳米晶复合材料块体的最大断裂强度分别为1265和1379 MPa。