鋯基非晶合金的鑄造性能研究.pdf

1、塊體非晶合金具有高強(qiáng)度和高硬度的特點(diǎn)，在室溫下無論是采用機(jī)加工還是塑性加工成形都比較困難，這就限制了塊體非晶合金作為新一代結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。目前，其成形方法限于超塑性成形，對成形設(shè)備、工藝都要求較高，成形件的種類也受到限制。
　　 本文采用磁懸浮-銅模吸(吹)制法制備系列Zr基合金，采用X射線衍射儀、示差掃面熱分析儀、掃描電鏡、室溫壓縮等方法研究了化學(xué)成分、鑄造溫度、銅模冷卻速率對塊體非晶合金力學(xué)性能和非晶形成能力的影響。

2、　　 通過研究(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xFex(X=0，1、5、10)系列合金的非晶形成能力和力學(xué)性能。結(jié)果表明，當(dāng)Fe的添加量X=1時(shí)，試樣在室溫壓縮變形時(shí)首先發(fā)生線性彈性應(yīng)變，到達(dá)極限后，材料發(fā)生塑性變形，其塑性應(yīng)變達(dá)到5.9％，斷裂強(qiáng)度達(dá)到1.89GPa，當(dāng)X=0，5，10，試樣在室溫壓縮變形時(shí)主要發(fā)生線彈性應(yīng)變，到達(dá)極限后，材料很快斷裂，其斷裂強(qiáng)度分別達(dá)到1.75 GPa、1.38GPa、1

3、.57GPa；另一方面，F(xiàn)e的添加同時(shí)也對Zr55Al10Ni5Cu30的非晶形成能力產(chǎn)生影響，當(dāng)Fe的添加量由X=0增加到1時(shí)，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tg由673K上升到684K，晶化開始溫度Tx由757K上升到761K，過冷液相區(qū)寬度△Tx由84K減小到77K，當(dāng)Fe添加量由X=1增加為5時(shí)，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tg由684K上升到704K，晶化開始溫度Tx由761K上升到767K，過冷液相區(qū)寬度△Tx由77K減小到63K，說明添加Fe使Zr55Al10

4、Ni5Cu30的穩(wěn)定性及非晶形成能力降低。
　　 鑄造溫度對非晶合金的力學(xué)性能產(chǎn)生重要影響。通過銅模吸鑄法在不同輸入電壓(7kv、8kv、9kv、10kv)下制備Zr55Al10Ni5Cu30直徑為φ3mm、4mm、6mm的階梯型試樣，對其進(jìn)行室溫壓縮試驗(yàn)，直徑為φ3mm的非晶合金其壓縮斷裂強(qiáng)度隨輸入電壓(鑄造溫度)升高而升高，分別1.65GPa、1.74GPa、1.75GPa、1.91GPa，在輸入電壓為10kv時(shí)，塑性應(yīng)變達(dá)

5、到2％；對于直徑φ4、6mm的壓縮試樣，斷裂強(qiáng)度先隨鑄造電壓(溫度)升高而升高，隨后降低，在9kv時(shí)達(dá)到最大。
　　 采用室溫壓縮和顯微硬度分析方法分別研究了直徑為φ3mm、4mm、6mm的階梯形試樣和楔形試樣的力學(xué)性能，三種不同直徑的非晶合金材料的斷裂強(qiáng)度分別為1.91GPa、1.84 GPa、1.69 GPa，塑性應(yīng)變分別為2％、0.15％、0。楔形試樣的顯微硬度分析顯示，沿楔形試樣縱向中心線，維氏硬度先是由642增加到最大