锆基非晶合金微观结构与力学性能的研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yecongliang
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由于锆基非晶合金优异的力学性能和不同于晶态金属材料的结构,人们对它的研究兴趣愈来愈浓厚。但是锆基块体金属玻璃作为结构材料在具有诸多优异性能的同时也存在一些问题,比如脆性断裂问题,非晶合金具有塑性时的结构问题,以及非晶合金制备时外部条件对其性能影响的问题等都是目前非晶合金急需解决的。本文延续课题组前期的研究工作,通过对(Zr0.761Cu0.147Ni0.092)92-x Al8+x、(Zr0.72Cu0.278Ag0.002)88Al12、(Zr0.72Cu0.165Ni0.115)88Al12等锆基块体非晶合金采用X射线衍射,差热分析,室温压缩实验和显微硬度测试等方式对它们的力学性能和微观结构进行测试分析,得到以下结果:(1)通过对(Zr0.761Cu0.147Ni0.092)92-x Al8+x非晶合金Al元素的调整,得到了大尺寸的具有较好塑性的(Zr0.761Cu0.147Ni0.092)92Al10非晶合金。合金直径3mm试样塑性变形εp达到了15.82%,且此成分具有较好的非晶成形能力,过冷液相区ΔTx达到了94K;并且随着Al含量的增加,(Zr0.761Cu0.147Ni0.092)92-x Al8+x合金的屈服强度和显微硬度都有所增加,且当x=6时达到最大的1713MPa和4096MPa。(2)通过对(Zr0.761Cu0.147Ni0.092)92-x Al8+x非晶合金混合焓ΔHmix和混合熵ΔSmix的计算,发现当ε越接近1,合金的热稳定性越好;通过对合金塑性变形时产生的锯齿流变行为进行统计分析发现,随着塑性应变的持续,合金锯齿流变中应力降幅Δσs波动越稳定,则合金塑性越好,反之当合金应力降幅波动越来越大,则合金越容易失稳,塑性越小;通过对腐蚀后的(Zr0.761Cu0.147Ni0.092)92-x Al8+x非晶合金试样进行显微硬度测试,发现硬度在合金软硬区的显微硬度不同,且两者硬度差值越大,则合金塑性越好。(3)通过快速凝固,得到不同冷却速率下的(Zr0.72Cu0.278Ag0.002)88Al12合金试样,通过对试样进行室温压缩实验。发现,随着冷却速率的下降,合金的塑性明显降低,在6mm时发生脆断,与之相反的是,非晶合金的强度却显著增大(6mm试样晶化,较大的晶粒使其强度显著降低)。通过对塑性较好2mm试样进行腐蚀并结合背散射电子分析发现,腐蚀表面出现了类似网状结构。通过分析发现,网的产生是由于合金被腐蚀掉的结构相较于基体更易腐蚀,结构更加“松散”,也就是非晶合金中微观结构不均匀。而通过对具有较好塑性的(Zr0.72Cu0.165Ni0.115)88Al12非晶合金3mm试样进行纳米压痕测试,这一猜测得到证实。(4)通过对铸态(Zr0.72Cu0.278Ag0.002)88Al12块体非晶合金直径2mm和3mm试样进行等温退火处理,经室温压缩实验和显微硬度测试。结果表明,随着退火时间的延长,合金2mm试样塑性逐渐变差,而强度逐渐增大;但3mm试样塑性和强度却均是先减小后增大。而合金的显微硬度不论2mm试样还是3mm试样都随着退火时间的延长而增大,而且两者之间呈线性关系。
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