原位內(nèi)生樹枝晶增強TiZr基非晶復(fù)合材料的組織與力學(xué)性能.pdf

1、TiZr基塊體非晶合金在室溫下具有很多優(yōu)異的性能，如高強度、高硬度、大的彈性極限、極好的抗腐蝕性能和優(yōu)良的耐磨性能。然而它在室溫時呈脆性斷裂，嚴重阻礙了其作為結(jié)構(gòu)材料在工程上的應(yīng)用。為了改善和提高非晶合金的室溫塑性變形能力，通過調(diào)整TiZr基非晶合金體系的成分和改變Nb元素的含量，制備原位內(nèi)生樹枝晶增韌 TiZr基非晶復(fù)合材料是一個有效的技術(shù)途徑。本文以(Ti40.4Zr27.7Be15.6Cu6.3)(90+x)/90Nb10-x(x

2、=6,4,2,0,-2,-4 and-6)合金體系為研究對象，制備了7個成分的原位內(nèi)生β相樹枝晶增強TiZr基非晶合金復(fù)合材料。用XRD衍射技術(shù)、DSC、SEM和TEM等測試技術(shù)，系統(tǒng)分析了TiZr基非晶復(fù)合材料的相組成、玻璃形成能力，微觀結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能和塑性變形機理。
　　研究表明，原位內(nèi)生β相樹枝晶的數(shù)量和尺寸受鈮（Nb）含量的控制，隨鈮含量的增加而增加。在對(Ti40.4Zr27.7Be15.6Cu6.3)(90+x)/9

3、0Nb10-x(x=6,4,2,0,-2,-4 and-6)合金體系復(fù)合材料的壓縮試驗過程中發(fā)現(xiàn)，隨著原位內(nèi)生β相樹枝晶的數(shù)量和尺寸的增加，斷裂極限強度和塑性應(yīng)變同步增加的趨勢。其中，非晶復(fù)合材料Ti37.72Zr25.85Be14.55Cu5.87Nb16的屈服強度為1408MPa，極限強度超過2890MPa，塑性變形量大于45％。在對復(fù)合材料(Ti40.4Zr27.7Be15.6Cu6.3)(90+x)/90Nb10-x(x=6,4

4、,2,0)進行拉伸試驗時發(fā)現(xiàn)，隨著原位內(nèi)生β相樹枝晶的數(shù)量和尺寸的增加，其屈服強度和極限強度降低，但塑性應(yīng)變有所增加，其中，復(fù)合材料Ti40.4Zr27.7Be15.6Cu6.30Nb10的極限強度為1428MPa，塑性變形量為7.7%。
　　原位內(nèi)生β相樹枝晶的引入，顯著改善了TiZr基非晶復(fù)合材料的室溫塑性變形能力。由其真應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以看出，無論是壓縮或拉伸載荷作用下，其變形過程都經(jīng)歷了彈性變形、加工硬化和加工軟化三個階段