Cu-Zr-Al-Dy非晶合金晶化动力学及其力学性能的研究
【摘要】非晶合金的晶化动力学、微观结构和力学性能是非晶合金研究的重点方向之Cu基非晶合金,尤其是Cu-Zr-Al系非晶合金以其大的玻璃形成能力、优异的力学性能以及较低的成本成为极具工程应用前景的非晶合金材料,引起了人们的广泛关注。本文以单辊急冷法和铜模铸造法成功制备出了(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金薄带以及(Cu47Zr45Al8、(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2和(Cu0.46Zr0.44Al0.08Dy0.02)100-xFeX(x=1,3,5,7)圆柱形非晶试样。本文以X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及万能材料试验机为主要测试分析手段,首次研究了(Cu0.47Zzr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金的非等温晶化动力学、晶化行为、机械性能以及Fe元素的添加对(CU0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金微观结构、热稳定性、机械性能的影响。研究结果表明：(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金薄带在连续加热条件下,随着升温速率的增加,其玻璃转变温度Tg、晶化温度(起始温度Tx和峰值温度Tp)均向高温方向移动,表明了这些特征温度都具有显著的动力学效应。利用Kissinger方程和Ozawa方程计算(Cu0.47ZrO.45Al0.08)98Dy2非晶薄带的激活能分别为乓=342.9和357.2kJ/moI,Ex=413.8和429.3kJ/mol以及Ep=467.3和484.9kJ/mol,由此可见,利用这两种计算方法得出的Ep均大于Ex,表明(CU0.47Zr0.45Al0.08)98DY2非晶的晶粒长大比形核过程更为困难,利用Kempen模型计算出的(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶的Avrami指数n为5.6和1.3,表明这种非晶的晶化过程主要是界面控制的多晶型晶化,晶化过程为：非晶→非晶+Cu10Zr7→CU10Zr7+AlZr2。Cu47Zr45Al8非晶合金的室温压缩强度和显微硬度分别为1684MPa和628.8HV,由于Dy元素的添加,(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2具有更高的压缩强度和显微硬度,分别为1724MPa和636.8HV。(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金断裂失效过程是以剪切方式破坏,在断口上可以观察到明显的脉络纹存在,并且均匀分布在断裂面上,同时在断口上可以明显观察到合金的软化和熔化后形成“液滴“现象,呈现出非晶合金典型的断裂特征。适量Fe元素的添加能够有效地改善(Cu0.47Zr0.45Al0.0)98Dy2非晶合金的微观结构,当Fe元素的含量为1%和3%,合金为完全地非晶结构,没有晶化相的产生,热稳定性有所提高,并且出现富Fe相和富Cu相两相分离,这种相分离结构有助于改善非晶合金的塑性,然而随着Fe元素含量的继续提高,Fe元素含量为5%和7%时,XRD图谱中有尖锐的衍射峰出现,即非晶合金发生了晶化,经标定晶化产物主要为DyFe2、Cu10Zr7、FeZr3和Fe2Zr等金属间化合物。适量Fe元素的添加也有利于Cu46Zr44Al8Dy2合金的强度和塑性的提高,随着Fe元素含量的增加,Cu46Zr44Al8Dy2非晶合金的压缩强度和塑性呈现先增大后减小的趋势,当添加3%的Fe时,块体非晶合金的压缩强度σf和塑性εp达到最大,分别达到1835MPa和0.5%。当Fe元素含量为1%时,可以在合金断口观察到许多近平行地并且在局部区域内的纹理细密交错的脉络纹；当Fe元素含量为3%时,主脉络纹与添加1%Fe时一样,都是沿着合金断裂的方向进行扩展,同时在主脉络纹两侧能够观察到大量近平行地局部区域纹理更加细密交错的脉络纹,并且这些脉络纹的密度比Fe元素含量为1%时有明显地提高,这将有助于减少应力集中,提高合金的塑性。
【作者】崔立治；
【导师】袁子洲；
【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；晶化动力学；力学性能；元素添加；相分离；断裂机理；
【参考文献】
[1]崔蕾.不同产地引种玉竹品质评价及病虫害防治试验研究[D].湖南中医药大学,中药学,2013,硕士.
[2]张宪国,林承焰,张涛,王永刚.井、震多尺度信息融合预测老油田浅层岩性气藏[J].石油地球物理勘探,2009,05:609-612+526+650.
[3]厉超,卫志农,倪明,余文杰,孙国强,孙永辉.基于变量代换内点法的加权最小绝对值抗差状态估计[J].电力系统自动化,2015,06:48-52+106.
[4]周苑.国内外黄金市场价格联动机制研究[D].浙江大学,金融（专业学位）,2013,硕士.
[5]陈华瑜.女性面部激素依赖性皮炎、敏感性皮肤的调查研究[D].福建医科大学,皮肤病与性病学,2014,硕士.
[6]胡文明.基于阶次分析的车用交流发电机噪声分析与应用[D].广东工业大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[7]孙宾宾.应用电磁驱动配气机构提高发动机性能研究[D].南京理工大学,车辆工程,2013,硕士.
[8]范锐.轮耦合道路模拟台波形再现控制算法的研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[9]隋鹏飞,赵银昌,戴振宏.氟化石墨烯能带中的对称分类研究[J].大学物理,2014,02:12-14+44.
[10]王双双.湖北省房地产财富效应实证分析[D].华中师范大学,产业经济学,2014,硕士.
[11]吴庆涛,普杰信,崔林.基于BBS文本信息的数据挖掘[J].洛阳工学院学报,2002,02:55-58.
[12]张娟娟.三峡流域径流特性分析及中长期径流预报研究[D].华中科技大学,水利水电工程,2013,硕士.
[13]谭凯.视频案例多元分析视角下教师专业发展支持系统的设计与实现[D].渤海大学,教育技术学,2013,硕士.
[14]马恒文.“湘江”号水文测量船液压系统设计[J].舰船科学技术.1991(03)
[15]支燕.超声引导锁骨下臂丛神经阻滞的研究[D].苏州大学,麻醉学（专业学位）,2013,硕士.
[16]贾文婷.三相多管循环流化床蒸发器流动与传热特性的研究[D].天津大学,化学工程,2013,硕士.
[17]孔繁林.新型腰椎动态椎弓根螺钉的研制及其初步的生物力学研究[D].苏州大学,骨科,2013,硕士.
[18]黄永炘.组合检波器特性[J].石油地球物理勘探,1985,02:215-220.
[19]冯卓毅.浙江省高等教育财政投入机制研究[D].浙江工业大学,2012.
[20]张仁杰.预付费消费的法律规制[D].大连海事大学,法律,2013,硕士.
[21]仇官华.X公司营销战略研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[22]轩小静.数字曲线多边形逼近方法及应用研究[D].三峡大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[23]王艳超.基于TM_EMD的脉搏信号多模态特征情感识别方法[D].山东大学,生物医学工程,2013,硕士.
[24]常倩倩.方力钧绘画风格的解读[D].安徽大学,美术学,2013,硕士.
[25]彭江勇.图像处理器硬件测试平台设计与实现[D].华中科技大学,控制工程,2013,硕士.
[26]闫桂勇.西北地区大型公共建筑可持续性评价系统研究[D].西安建筑科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[27]杨锋.基于概率模糊认知图的分布式协同入侵检测方法研究[D].广西大学,2005.
[28]彭杉杉.先验偶然真理理论研究[D].燕山大学,逻辑学,2013,硕士.
[29]张显库,张国庆,陈秀嘉.一种非线性反馈反步递推算法的线性弱化[J].控制与决策.
[30]汪恒杰,胡大斌,嵇晓.一个面向大规模数据仓库数据清洗策略的研究和实现[J].工程地质计算机应用,2004,03:10-13+28.
[31]李晗.印鉴图像真伪识别技术的研究[D].西安理工大学,模式识别与智能控制,2004,硕士.
[32]宁燕.几类非可微泛函数临界点的存在性及其应用[D].曲阜师范大学,基础数学,2013,硕士.
[33]胡锐.社会工作与戒毒人员回归社会问题研究[D].湖南师范大学,社会学,2013,硕士.
[34]马娇.水稻叶缘白化突变体mal的遗传分析与基因定位[D].西南大学,作物遗传育种,2014,硕士.
[35]张福静.信息技术环境下农村小学综合实践活动教学案例研究[D].河北师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[36]朱培源.基于SharePoint的协同工作平台在模具企业的设计与实现[D].广东工业大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[37]林婷婷.北村透谷的浪漫主义思想研究[D].湖南师范大学,日语语言文学,2014,硕士.
[38]管卫东.市场里的国有资产定价机制[D].中国海洋大学,会计学,2003,硕士.
[39]周志昊.地磁感应电流对电力变压器的影响分析[D].天津理工大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[40]金静.篇章语言学对比研究德、汉家电产品说明书[D].青岛大学,德语语言文学,2013,硕士.
[41]徐涛.购买养老保险在农转非群体中的传播与扩散研究[D].西南政法大学,传播学,2012,硕士.
[42]陈琳.十溴联苯醚和铅复合污染对赤子爱胜蚓的联合毒性效应[D].华东理工大学,环境科学与工程,2014,硕士.
[43]秦亚亚.前列地尔对先天性心脏病合并肺动脉高压术后疗效的早期研究[D].河北医科大学,儿科学,2013,硕士.
[44]朱玉平.绵阳市二环路工程项目现场管理体系研究[D].西南交通大学,项目管理（专业学位）,2013,硕士.
[45]李凤录.政治参与视野下我国信访制度研究[D].西安科技大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[46]陈风.《霍乱时期的爱情》的爱情主题研究[D].华中师范大学,比较文学与世界文学,2014,硕士.
[47]汪旸,尹项根,赵逸君,张哲.基于遗传算法的区域电网智能保护[J].电力系统自动化,2008,17:40-44.
[48]杨彬.论俄罗斯介入叙利亚危机的政策[D].新疆大学,国际政治,2013,硕士.
[49]饶婷.24式简化太极拳练习对大学生心理健康影响的随机对照研究[D].福建中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[50]汪洋.电子商务系统设计与实现[D].北京交通大学,2013.
