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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)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(huì)使金屬玻璃強(qiáng)度與塑性發(fā)生明顯的變化。
　　對(duì)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(duì)力學(xué)性能的影響，研