Zr基塊體非晶合金等溫變形及納米晶化行為研究.pdf

1、利用非晶合金在過冷液相區(qū)的超塑性變形能力成形微型零件已成為目前材料和微成形領(lǐng)域關(guān)注焦點之一，因而必須了解非晶合金在過冷液相區(qū)的變形行為及等溫退火時的納米晶化行為，但要獲得精密成形零件，更需要掌握非晶合金同時承受環(huán)境熱和各種應(yīng)力狀態(tài)過程中結(jié)構(gòu)變化機制及引起的性能變化。Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5塊體非晶合金是目前玻璃形成能力最強的合金之一，由于成本相對低廉及鑄件三維尺寸大，其廣闊的應(yīng)用前景備受關(guān)注。因此，針對Z

2、r41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5塊體非晶合金過冷液相區(qū)等溫壓縮變形過程中的變形行為及納米晶化行為進行系統(tǒng)研究，同時分析了壓縮變形和應(yīng)力狀態(tài)對納米晶化影響機制，對于塊體非晶合金超塑性體積成形具有重要指導意義。
　　利用等溫熱壓縮研究了 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5塊體非晶合金過冷液相區(qū)變形規(guī)律，分析了變形溫度及應(yīng)變速率對塊體非晶合金力學行為的影響規(guī)律，揭示了超塑性變形機制。結(jié)果表明：

3、隨著溫度升高或應(yīng)變速率降低，流動應(yīng)力降低；在較低溫度和較高應(yīng)變速率下流動應(yīng)力隨變形急劇上升，到達峰值應(yīng)力后逐漸下降，但是當溫度超過405℃及應(yīng)變速率低于5×10-4s-1時，在變形后期應(yīng)力明顯上升。
　　采用 X射線衍射儀及透射電子顯微鏡分析了不同溫度和應(yīng)變速率對納米晶化的影響規(guī)律，揭示了納米晶化相形成和長大規(guī)律。此外，通過對比分析等溫變形與同等條件下等溫退火納米晶化行為，表明壓縮變形提高形核率；在溫度低于405℃時變形促進納米晶

4、化相長大，而高于405℃則抑制晶粒粗大；基于形核和長大理論揭示了壓縮變形對納米晶化的影響機制。進一步分析了壓縮試樣各變形區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)，并與施加包套后的應(yīng)力狀態(tài)進行對比分析。通過差熱分析和顯微壓痕深度測量確定各應(yīng)力狀態(tài)下的晶化行為和性能，表明三向壓應(yīng)力更能促進納米晶化并導致硬度升高，首次揭示了應(yīng)力狀態(tài)影響納米晶化機制。
　　由于非晶合金等溫變形所產(chǎn)生的納米晶化相是影響其室溫性能的重要因素，本文利用掃描電鏡分析了等溫變形后試樣的室溫

5、壓縮斷口形貌和斷裂機制，研究了等溫變形參數(shù)對室溫壓縮行為的影響。結(jié)果表明：在溫度范圍為370～395℃區(qū)間以恒定應(yīng)變速率1×10-3s-1變形后，以及在應(yīng)變速率范圍為1×10-2～1×10-3s-1以恒定溫度395℃變形后，試樣呈現(xiàn)出同鑄態(tài)非晶合金相似的室溫塑性。隨著溫度升高或應(yīng)變速率降低，塑性特征逐漸消失，表現(xiàn)典型脆性斷裂特征。
　　利用本課題組研制的微成形系統(tǒng)和浮動模具研究了該非晶合金微型齒輪成形工藝，獲得最佳工藝參數(shù)：沖頭速