Zr基塊體金屬玻璃的晶化行為及力學(xué)性能的研究.pdf

1、近些年來，具有優(yōu)異力學(xué)性能的塊體金屬玻璃，一直是材料科學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。但因塊體金屬玻璃有限的室溫塑性，宏觀上呈現(xiàn)脆性斷裂，這就極大地限制了金屬玻璃在工程材料領(lǐng)域的應(yīng)用。為更清楚地闡明塊體金屬玻璃的變形斷裂機(jī)制，探索塊體金屬玻璃的強(qiáng)化方法，本課題選用兩種玻璃形成能力較大，且有一定塑性的Zr基塊體金屬玻璃:Zr65Ni10Cu15Al10和Zr52.5Ni14.6Cu17.9Al10Ti5，通過采用真空電弧熔煉和銅模吹鑄法，制備直徑3mm的

2、Zr基非晶圓棒，利用X射線衍射分析技術(shù)(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)、壓縮力學(xué)性能測試、顯微硬度測試和掃描電子顯微鏡(SEM)等分析測試手段，研究了Zr基塊體金屬玻璃在不同溫度下的晶化行為及退火后不同冷卻方式對其力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)、形貌的影響，探討了Zr基金屬玻璃變形斷裂機(jī)理。
　　首先對兩種Zr基金屬玻璃進(jìn)行常規(guī)力學(xué)性能測試，由壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線可知，兩種合金都有塑性變形階段，出現(xiàn)“鋸齒”流變現(xiàn)象，均表現(xiàn)出良好的塑性變形能

3、力，且Zr-Ni-Cu-Al-Ti金屬玻璃出現(xiàn)了應(yīng)變軟化現(xiàn)象，這與剪切帶中自由體積的變化有關(guān)。兩種金屬玻璃的壓縮斷面主剪切方向并不是沿理論最大切應(yīng)力方向，斷面顯微形貌上都出現(xiàn)典型的“韌窩”或河流脈狀紋絡(luò)及熔滴狀顆粒，符合自由體積和絕熱升溫理論模型。
　　通過Zr-Ni-Cu-Al金屬玻璃的DSC曲線確定晶化工藝，利用XRD觀察其微觀結(jié)構(gòu)變化，了解該合金的晶化狀況，并結(jié)合力學(xué)性能及斷面顯微形貌(SEM)，探討晶化行為對Zr-Ni-C

4、u-Al金屬玻璃力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)該合金的力學(xué)性能與其晶化程度密切相關(guān)，尤其是晶化溫度的選擇非常重要，晶化行為會使金屬玻璃中晶化相數(shù)量與非晶基體的比例發(fā)生變化，影響金屬玻璃中自由體積的變化，從而影響剪切帶的形核與增殖，最終會使金屬玻璃強(qiáng)度與塑性發(fā)生明顯的變化。
　　對Zr-Ni-Cu-Al-Ti金屬玻璃進(jìn)行高溫短時(shí)間熱處理后，分別以三種不同的冷卻方式:水冷、空冷和隨爐冷卻，觀察其微觀結(jié)構(gòu)和斷面形貌的變化及對力學(xué)性能的影響，研