晶體增韌ZrCu基塊體非晶合金的制備及室溫壓縮性能研究.pdf

1、ZrCu基塊狀非晶合金是一種新型合金材料,因其特有的機(jī)械、化學(xué)和物理性能而備受關(guān)注。本文通過水冷銅模吸鑄法,在Zr-Cu-Al體系中選擇了14種成分,分別是(Zr50Cu50)100-xAlx(x=0,2,4,6,8,10)、Zr55-xCu45-xAl2x(x=0,1,2,3,4,5)和(Zr48.5Cu46.5)100-xAlx(x=5,10)(名義成分,at.％)。制備出一系列薄板狀塊體非晶合金,以及含有不同晶體相的復(fù)合材料。并綜

2、合利用X射線衍射儀(XRD)、金相顯微鏡(OM)、透射電子顯微鏡(TEM)、差示掃描量熱儀(DSC)、力學(xué)試驗(yàn)機(jī)(MLT)和掃描電子顯微鏡(SEM)分析了塊體非晶合金及其復(fù)合材料的相組織結(jié)構(gòu),熱力學(xué)穩(wěn)定性,玻璃形成能力和室溫壓縮力學(xué)性能。并由此闡明了ZrCu基塊體非晶合金隨Al含量的改變,合金相組織、玻璃形成能力以及室溫壓縮性能的變化特點(diǎn),并制備出具有合適ZrCu馬氏體相增強(qiáng)的塊體非晶復(fù)合材料Zr48.5Cu46.5Al5合金。

3、　　Zr-Cu-Al塊體非晶合金具有良好的玻璃形成能力。當(dāng)Al含量≥6 at.％時(shí),(Zr50Cu50)100-xAlx(x=6,8,10)和Zr55-xCu45-xAl2x(x=3,4,5)6種成分的合金為完全非晶態(tài)組織。合金成分Zr46Cu44Al10的顯微組織基本為非晶態(tài)結(jié)構(gòu),只有極少量納米尺度的B2立方結(jié)構(gòu)CuZr相彌散分布。當(dāng)Al含量<6 at.％時(shí),合金中出現(xiàn)了不同形貌的晶體相,集中分布于試樣中部。其中,Zr49Cu49Al

4、2,Zr50Cu50和Zr48.5Cu46.5Al5,3種合金的非晶基體中析出晶體相為圓形塊狀ZrCu馬氏體相。其他5種合金Zr48Cu48Al4,Zr53Cu43Al4,Zr54Cu44Al2和Zr55Cu45所含晶體相為CuZr金屬間化合物所組成的圓形樹枝晶。除成分Zr53Cu43Al4中圓形樹枝晶有部分晶體相彌散分布在試樣中部區(qū)域,而其他合金中的圓形樹枝晶都全部集中在試樣中部。
　　準(zhǔn)靜態(tài)室溫壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明,6種完全非晶結(jié)

5、構(gòu)的合金具有較高的屈服強(qiáng)度,并且屈服后,出現(xiàn)“加工軟化”現(xiàn)象,導(dǎo)致合金具有一定的塑性變形。3種ZrCu馬氏體相增強(qiáng)的合金的壓縮力學(xué)性能有了較大提高。其中,Zr48.5Cu46.5Al5合金提高幅度最大,斷裂強(qiáng)度達(dá)到約2081MPa,同時(shí)塑性應(yīng)變也高達(dá)約5.5％。比較國(guó)內(nèi)外ZrCu基非晶合金發(fā)展現(xiàn)狀,這是近年來所發(fā)現(xiàn)的壓縮塑性改善最好的塊體非晶合金成分之一。其塑性改善機(jī)制則是微米級(jí)馬氏體相阻礙剪切帶的擴(kuò)展并誘發(fā)多個(gè)剪切帶的產(chǎn)生。