鋯基非晶合金的制備工藝研究.pdf

1、本文主要研究了熔體過熱處理、冷卻速率和Nb元素的添加對(duì)Zr基非晶合金的形成能力、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的影響以及作用機(jī)理。
　　 實(shí)驗(yàn)采用磁懸浮-銅模吸鑄法在不同鑄造功率(5kw、6kw、7kw)和保溫時(shí)間(0.5min、1min、3min、5min)下制備了直徑為3mm的Zr50.6Cu27.6Al9.2Ni4.6Nb8合金；在相同鑄造功率和保溫時(shí)間下，制備了直徑分別為3mm、4mm、6mm的Zr51.7Cu28.2Al9.4Ni

2、4.7Nb6和Zr49.5Cu27Ni4.5Al9Nb10階梯型合金：同時(shí)制備了(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xNbx(x=0,7，7.5，8，8.5，9)合金試樣。分別采用X射線衍射儀、示差掃面熱分析儀、萬能試驗(yàn)機(jī)及掃描電鏡等檢測(cè)設(shè)備對(duì)試樣進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析、熱穩(wěn)定性分析、壓縮試驗(yàn)和斷口形貌分析。
　　 結(jié)果表明：鑄造溫度升高可以提高非晶的形成能力和熱穩(wěn)定性。在鑄造溫度及冷卻速率等條件不變的情況下，隨

3、著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，非晶合金的形成能力和熱穩(wěn)定性降低。當(dāng)鑄造功率為6kw，保溫時(shí)間為0.5min時(shí)，在此條件下制備的Zr50.6Cu27.6Al9.2Ni4.6Nb8合金的壓縮斷裂強(qiáng)度達(dá)到1955MPa，塑性達(dá)到2.94％。對(duì)于特定成分的非晶合金，存在一個(gè)最佳的鑄造溫度及保溫時(shí)間，即在此鑄造條件下制備的非晶合金的壓縮斷裂強(qiáng)度最高，塑性最好，非晶合金的力學(xué)性能在一定程度上可由鑄造條件控制。
　　 Zr51.7Cu28.2Al9.4N

4、i4.7Nb6的φ3mm、φ4mm、φ6mm合金均為非晶態(tài)。當(dāng)直徑為φ4mm時(shí)，合金壓縮斷裂強(qiáng)度最高達(dá)到1921MPa，當(dāng)直徑為φ3mm時(shí)，合金的塑性應(yīng)變?yōu)?.36％，斷裂強(qiáng)度為1875MPa，表現(xiàn)了良好的綜合力學(xué)性能。Zr49.5Cu27Ni4.5Al9Nb10合金直徑為φ3mm和φ4mm時(shí)，合金為非晶態(tài)；直徑為φ6mm時(shí)，從非晶基體中析出了少量的晶體相。當(dāng)直徑為φ3mm時(shí)，合金的壓縮斷裂強(qiáng)度達(dá)1803MPa，當(dāng)直徑為φ4mm時(shí)，合金

5、的壓縮斷裂強(qiáng)度和塑性應(yīng)變分別為1732MPa和1.52％，表現(xiàn)了良好的綜合力學(xué)性能。冷卻速率對(duì)非晶合金的形成能力、力學(xué)性能和組織有很大的影響，與大直徑非晶合金相比，具有相同化學(xué)成分的小尺寸的非晶合金表現(xiàn)出更為優(yōu)異的塑性和良好的壓縮斷裂強(qiáng)度。
　　 (Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xNbx(x=0,7，7.5，8，8.5，9)合金，均為非晶態(tài)。隨著Nb含量增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg及晶化開始溫度Tx呈先上