非晶合金及复合材料组织与力学性能的研究

【摘要】本文以提高非晶合金及复合材料室温塑性为目的,通过铜模吸铸法分别制备了高锆含量的(Zr0.72Cu0.28)100-XAlX(x=0,2,4,6,8,10,12,14)合金棒状试样和直径为2mm、4mm、6mm的(Zr0.72Cu0.28)88Al12非晶合金阶梯试样,微量Ag元素添加的(Zr0.72Cu0.28-xAgx)88Al12(x=0.002,0.004,0.006,0.008,0.01)合金棒状试样和Ti40Ni4oCu20非晶复合材料棒状试样,研究了合金化元素、冷却速率以及退火温度对非晶合金及非晶复合材料组织与力学性能的影响规律。获得下述研究结论：(1)研究了铝含量对(Zr0.72Cu0.28)100-xAlx(x=0、2、4、6、8、10、12、14)合金的非晶形成能力、组织和压缩力学性能的影响。结果表明：随着A1含量的增加,非晶形成能力逐渐提高,脆性CuZr2相的体积分数和晶粒尺寸逐渐减小,分布更加均匀,当x=12、14为全非晶结构；合金的室温压缩强度和塑性应变随着A1含量的增加经历了先升高后降低的变化过程,当x=12时合金的综合压缩性能达到最好,抗压强度达到1773MPa,塑性应变提高到7.45%；合金的断裂方式由劈裂模式向剪切模式转变。(2)研究了冷却速率对(Zr0.72Cu0.28)88Al12合金阶梯试样的组织和力学性能的影响。结果表明：不同冷却速率条件下制备的合金试样均为全非晶结构,但其内部原子排布发生了变化；合金的塑性应变随着尺寸的增加,也就是冷却速率的降低而减小,抗压强度则先升高后下降,直径为2mmm的试样室温塑性应变最大为9.23%,直径为3mm的试样综合力学性能最好,其抗压强度和塑性应变分别达到1773MPa和7.45%。(3)研究了Ag元素微量添加对(Zr0.72Cu0.28-xAgx)88Al12(x=0.002,0.004,0.006,0.008,0.01)合金的非晶形成能力和压缩力学性能的影响,并初步研究了非晶合金的微观结构与锯齿流变行为和压缩塑性的关联。结果表明：Ag元素微量添加在一定程度上提高了合金的非晶形成能力；随着Ag含量的增加,合金的抗压强度和塑性应变都经历了先增大后减小又增大的过程,但相比原始合金成分都有不同程度的提高,除了x=0.008时改善效果不太明显以外,其他合金成分抗压强度均达到1800MPa以上,塑性应变均在10%以上,其中x=0.004时改善效果最为显著,抗压强度和塑性应变从原始成分的1773MPa和7.45%分别提高到了1911MPa和22.46%；断口形貌分析可知,剪切带数量越多,间距越小,相互交错作用越大,其断裂塑性和抗压强度就越大；非晶合金的微观结构不均匀性在一定程度上提高了非晶合金的压缩塑性,而且随着塑性的增加,锯齿统计分布由峰状向单调下降趋势转变。(4)研究了不同温度(150℃、250℃、350℃)0.5h退火处理对Ti40Ni40Cu20非晶复合材料组织和力学性能的影响。结果表明：铸态和退火处理后试样均有B2-TiNi和B19-TiNi晶体相析出,并且退火处理后晶体相体积分数和晶粒尺寸增大；随着退火温度升高,抗压强度和压缩塑性先提高后略微下降,但都比铸态试样好,分别由铸态的2247MPa和11.4%提高到150℃退火后的2541MPa和19.5%。说明选取合适的退火温度能够明显改善钛基非晶复合材料的力学性能。
【作者】徐娇；
【导师】寇生中；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】非晶合金；非晶复合材料；元素添加；退火温度；非晶形成能力；组织；力学性能；

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