預形變對塊體金屬玻璃微觀結構及性能的影響.pdf

1、本課題以RE65Co25Al10(RE=Ce, La, Pr, Sm, Gd)和Cu47.5Zr47.5Al5金屬玻璃為研究對象，通過X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、電化學工作站、MTS萬能試驗機、顯微硬度計、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等測試手段研究了預壓處理對金屬玻璃微觀組織及性能的影響，并探討預壓和退火兩種不同晶化機制對Cu基塊體金屬玻璃微觀組織及性能影響的相關性。本試驗的主要研究

2、結果和討論如下：
　　(1)預壓處理對金屬玻璃微觀組織及性能的影響：
　　通過分析XRD和DSC的試驗結果，發(fā)現(xiàn)預壓樣品基本保持非晶態(tài)結構不變，但能夠明顯影響金屬玻璃的微觀組織。只有在較高預壓應力條件下，450 MPa RE65Co25Al10和1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃發(fā)生明顯的晶化行為，預壓誘導納米晶從玻璃基體中析出，形成金屬玻璃復合材料。此外，預壓處理能夠在一定程度上提高金屬玻璃的熱穩(wěn)

3、定性。8 kN預壓處理下的RE65Co25Al10薄帶樣品表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性，同時350 MPa RE65Co25Al10金屬玻璃和1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5金屬玻璃復合材料表現(xiàn)出顯著提高的熱穩(wěn)定性。
　　力學性能的測試結果表明，預壓處理能夠明顯提高RE65Co25Al10塊體金屬玻璃的壓縮斷裂強度和顯微硬度，450 MPa RE65Co25Al10和1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬

4、玻璃復合材料表現(xiàn)出最高的壓縮斷裂強度和顯微硬度。同時，預壓處理后Cu47.5Zr47.5Al5樣品的應力-應變曲線都出現(xiàn)了類似“鋸齒”的流變現(xiàn)象，表現(xiàn)出一定的塑性。說明預壓處理誘導納米晶的析出能有效改善塊體金屬玻璃的壓縮力學性能。
　　電化學腐蝕的測試結果表明，預壓處理可以明顯提高金屬玻璃的海水耐蝕性。16 kN預壓處理RE65Co25Al10薄帶樣品體現(xiàn)了較優(yōu)異的海水耐蝕性，這和結構弛豫的發(fā)生以及中程有序結構的轉變有關。另外，該

5、預壓樣品還體現(xiàn)了較強的耐點蝕性能。250 MPa RE65Co25Al10塊體金屬玻璃也表現(xiàn)出優(yōu)異的海水耐蝕性，而由于析出納米晶的不均勻分布，使得450 MPa RE65Co25Al10塊體金屬玻璃復合材料表現(xiàn)出較差的海水耐蝕性。而由于較低的自由體積含量和析出的 CuZr(B2)相納米晶的均勻分布，1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃復合材料則表現(xiàn)出非常優(yōu)異的海水耐蝕性。
　　(2)預壓和退火兩種處理方式對

6、Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃微觀結構及性能影響的相關性：
　　預壓和退火對Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃微觀結構的影響是相似的。673 K退火處理沒有改變 Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃的非晶特性，但能夠明顯影響金屬玻璃的微觀結構，發(fā)生結構弛豫使非晶相變得更加穩(wěn)定。然而，723 K和750 K的退火處理誘導 Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃發(fā)生近似完全的晶化行為，晶化產物分別為Cu1

7、0Zr7和CuZr2相。
　　退火降低了Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃的熱穩(wěn)定性，673K退火樣品表現(xiàn)出優(yōu)異的壓縮力學性能及較高的顯微硬度，與預壓處理結果相似。而退火處理后的晶化產物與預壓處理后的晶化產物在提高其壓縮力學性能方面出現(xiàn)非常大的差異性，壓縮力學性能非常差，然而卻能夠有效提高 Cu47.5Zr47.5Al5樣品的顯微硬度。
　　適當?shù)念A壓和退火處理都能明顯改善 Cu47.5Zr47.5Al5塊體金屬玻璃