鎂基塊體非晶晶化行為研究及復(fù)合材料制備.pdf

1、物質(zhì)就其排列方式來(lái)說(shuō)，可以劃分為晶體和非晶體。非晶態(tài)合金由于其長(zhǎng)程無(wú)序短程有序的原子排列方式，與晶態(tài)合金相比，具有許多獨(dú)特的物理與化學(xué)性質(zhì)。因而塊體非晶合金的研究是當(dāng)前國(guó)際材料領(lǐng)域的前沿課題。本文利用在空氣中普通銅模澆注法制備了塊體Mg基非晶態(tài)合金及非晶復(fù)合材料，同時(shí)對(duì)非晶態(tài)合金進(jìn)行了等溫退火處理，采用差示掃描量熱分析(DSC)、X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡分析(SEM)及光學(xué)顯微鏡分析(OM)等手段對(duì)其進(jìn)行了研究。 本文

2、首先研究了Zn元素對(duì)Mg<,65>Cu<,25-x>Zn<,x>Y<,10>(x=3，5，7)四元Mg基非晶合金的玻璃形成能力、晶化行為及熔化行為的影響。研究表明：當(dāng)x=5時(shí)，合金的非晶形成能力最強(qiáng)，采用楔形銅模澆注完全非晶態(tài)試樣厚度尺寸最大可達(dá)3.5mm，非晶形成的臨界冷卻速率為81.6K/s，同時(shí)玻璃轉(zhuǎn)變溫度和初始晶化溫度最低，但約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度T<,rg>最大，為0,583；而當(dāng)x=3時(shí)，合金具有最大的熱穩(wěn)定性，合金的過(guò)冷液相區(qū)最

3、寬，△T<,x>為63.8K。與其它合金相比較，Mg<,65>CU<,20>Zn<,5>Y<,10>四元合金的晶化轉(zhuǎn)變更為復(fù)雜，表現(xiàn)為明顯的四級(jí)晶化過(guò)程，而其熔化曲線為單一的吸熱峰。 當(dāng)用5％(原子百分比)的Nd元素部分替代Mg<,65>Cu<,25-x>Zn<,x>Y<,10>(x=3，5)合金中的Y元素后，合金的玻璃形成能力明顯提高，能制得的完全非晶態(tài)試樣最大尺寸分別為4.5mm和4mm，臨界冷卻速率分別為49.4K/s和6

4、2.5K/s。同時(shí)，Mg<,65>Cu<,22>Zn<,3>Y<,5>Nd<,5>非晶合金的晶化行為表現(xiàn)為明顯的三級(jí)晶化，熔化曲線表現(xiàn)為較窄的單一吸熱峰，峰寬為17.6℃。相比于Mg<,65>Cu<,20>Zn<,5>Y<,10>四元非晶合金，Mg<,65>Cu<,22>Zn<,3>Y<,5>Nd<,5>五元非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和初始晶化溫度均明顯提高。對(duì)Mg<,65>Cu<,22>Zn<,3>Y<,5>Nd<,5>非晶合金進(jìn)行等溫退

5、火處理后，發(fā)生了非晶態(tài)向晶態(tài)的轉(zhuǎn)變，原本單一非晶峰上出現(xiàn)了晶體相對(duì)應(yīng)的尖銳晶體峰。在448K下，等溫處理30min后，合金的脆性最大；在稍高溫度468K下，等溫處理30min后，合金的組織較為粗大，但脆性有所降低；而采用448K，15min+468K，15min分步晶化工藝處理后，合金組織均勻細(xì)小，同時(shí)具有最大的顯微硬度，均值達(dá)到了268.2Hv，比完全非晶態(tài)下高出約41Hv。 本文還制備了兩種成分的金屬玻璃基復(fù)合材料(Mg<,

6、65>Cu<,23>Al<,2>Y<,10>和Mg<,65>-Cu<,20>AL<,5>Y<,10>)試樣。XRD分析表明，隨著Al元素的加入，原本的非晶”饅頭峰”上出現(xiàn)了晶體增強(qiáng)相的尖銳峰；DSC曲線中晶化放熱峰表明兩種合金基體為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，相比于純玻璃態(tài)時(shí)，復(fù)合材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和初始晶化溫度均下降，過(guò)冷液相區(qū)變窄，同時(shí)表現(xiàn)為多級(jí)晶化；盡管兩種合金的成分只有細(xì)微差別，但兩者的微觀組織卻相差很大，當(dāng)Al含量為2％時(shí)，顯微組織中有明顯的