Zr45Cu45Ag10和ZR-Al-CO-Cu塊體金屬玻璃的晶化和力學(xué)性能.pdf

1、塊體金屬玻璃具有高強(qiáng)、高彈、耐蝕等優(yōu)異性能，但它們的室溫塑性變形呈現(xiàn)典型的剪切變形機(jī)制，呈現(xiàn)高度局域化特征，材料整體表現(xiàn)出加工軟化行為，易發(fā)生快速失穩(wěn)斷裂，導(dǎo)致其整體室溫塑性形變能力不足，這嚴(yán)重阻礙了塊體金屬玻璃作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。因此，發(fā)展兼具大玻璃形成能力和高塑性低成本的金屬玻璃或復(fù)合材料將促進(jìn)塊體金屬玻璃的實(shí)用化。
　　本文選擇Zr-Cu基塊體金屬玻璃作為研究對象，其中含有Ag、 Co等與Cu顯示正混合焓的組元。采用X射線衍

2、射(XRD)、示差掃描熱分析(DSC)和差熱分析(DTA)以及透射電子顯微鏡(TEM)研究了Zr45Cu45Ag10和Zr-Al-Co-Cu體系塊體金屬玻璃的晶化行為;采用單軸準(zhǔn)靜載壓縮方法研究了直徑為3mm塊體金屬玻璃樣品的室溫壓縮力學(xué)性能，獲得大壓縮塑變能力的塊體金屬玻璃新成分。同時(shí)，我們拓展出Zr-Al-Cu-Fe-Nb塊體金屬玻璃新體系，在保持優(yōu)良的玻璃形成能力和熱穩(wěn)定性的前提下，通過調(diào)控合金成分，增大樣品尺寸（適當(dāng)大于合金的玻

3、璃形成臨界尺寸）獲得原位析出納米相/枝晶相組織，制備出高塑性、低成本的Zr-Al-Cu-Fe-Nb塊體金屬玻璃基復(fù)合材料。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)等溫晶化動力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明Zr45Cu45Ag10塊體金屬玻璃的Avrami指數(shù)在3.4～4.1之間，晶化焓ΔHave和表觀激活能Ec分別為5.45 kJ/mol和283±20 kJ/mol，而變溫晶化實(shí)驗(yàn)獲得的晶化表觀激活能Ep與之差別不大，約為263kJ/mol。
　　(2)

4、 TEM結(jié)果表明:Zr45Cu45Ag10塊體金屬玻璃以40K/min升溫到600℃的退火樣品中生成了兩個(gè)大單胞未知相，其單胞類型與參數(shù)分別為簡單正交結(jié)構(gòu)（a=0.64 nm，b=1.03 nm，c=1.24 nm）和體心四方結(jié)構(gòu)（a=1.15 nm，c=1.1 nm）;而Zr55.8Al19.4Co17.4Cu7.4塊體金屬玻璃的同條件退火樣品中則析出了六方結(jié)構(gòu)的Al2CoZr6相（a=0.79 nm，c=0.6849 nm）和另一底

5、心正交未知相，后者的點(diǎn)陣參數(shù)為a=1.32 nm，b=0.81 nm, c=0.69 nm。
　　(3) Zr-Al-Co-Cu系中Zr55.8Al19.4Co17.4Cu7.4合金具有最優(yōu)的玻璃形成能力，該成分成分處可形成臨界直徑Dc達(dá)12 mm的塊體金屬玻璃，其玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg、初始晶化溫度Tx和約化玻璃溫度Trg值分別為744 K、809 K和0.578。同時(shí)，該新塊體金屬玻璃具有優(yōu)良的室溫力學(xué)性能，直徑3 mm的塊體樣品在