Zr基非晶基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、塊體非晶合金具有優(yōu)良的力學(xué)、磁學(xué)性能，但是單相塊體非晶合金在超過極限載荷后表現(xiàn)為無宏觀塑性變形的災(zāi)難性脆斷，極大限制了非晶合金的應(yīng)用范圍。非晶基復(fù)合材料是改善非晶合金室溫脆性的有效手段之一。本論文通過在ZrAlNiCu非晶合金中添加Nb或Ti制備了非晶基復(fù)合材料，并研究了Nb和Ti對合金結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、壓縮力學(xué)性能和耐腐蝕性的影響。
　　使用真空電弧熔煉-銅模吸鑄的方法制備了直徑為5mm的Zr51Cu24.7Ni14.34Al9.

2、96、Zr55Al10Ni5Cu30、Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金棒。研究表明，在現(xiàn)有實驗條件下，只有Zr55Al10Ni5Cu30合金可以形成單一非晶合金，因此選擇Zr55Al10Ni5Cu30作為非晶基復(fù)合材料的基體材料。并以同樣的方法制備出直徑為5mm的(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)100-xTix(x=1、2、3、4、5 at.％)和(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)100-xNbx

3、(x=1、2.5、3、4、5 at.％)等非晶基復(fù)合材料。
　　XRD分析表明，當(dāng)加入1％的Ti原子時合金體系中出現(xiàn)NiZr晶化相，當(dāng)Ti原子的含量超過3％后，晶化相愈加復(fù)雜;DSC分析表明，(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)100-xTix中，起始晶化溫度Tx隨著x的增加表現(xiàn)出下降趨勢，過冷液相區(qū)寬度△Tx隨著x的增大直線下降;小于3％的Ti原子的加入能提高材料的抗壓強度，相應(yīng)的復(fù)合材料表現(xiàn)出一定的塑性，通過SEM

4、可觀察到剪切帶發(fā)生打折、彎曲。超過3％后強度下降，并表現(xiàn)為脆斷。復(fù)合材料的斷口形貌中觀察到比非晶合金更密的脈狀紋絡(luò)和熔滴狀物質(zhì);Ti元素的加入對非晶合金的維氏硬度影響不大。
　　在(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)100-xNbx合金中，x=1時合金中就有少量Cu8Zr3晶化相的析出，當(dāng)x≥2.5時Nb元素也以單質(zhì)或化合物的形式析出。DSC分析表明，x=1時較x=0時的Tx略有上升，x繼續(xù)增大時其Tx則緩慢下降?！鱐

5、x在x=1時出現(xiàn)了最大值111.88 K，x繼續(xù)增大時，△Tx顯著減小。x=1和x=2.5時抗壓強度顯著提高，并表現(xiàn)出一定塑性，x繼續(xù)增大時強度下降，并且變現(xiàn)為脆斷。(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.3)97.5Nb2.5中出現(xiàn)的多重脊?fàn)钚蚊驳拿}絡(luò);該體系復(fù)合材料與非晶合金相比維氏硬度變化不大。
　　非晶合金及其復(fù)合材料在堿性溶液中表現(xiàn)出很好的耐腐蝕性。在酸性溶液中，Ti或Nb的加入都能顯著增強非晶合金的耐腐蝕性，Nb元