基于氣霧化法的Sn基及Cu基合金的制備.pdf

1、近年來非晶合金因?yàn)槠鋬?yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能、軟磁性能、抗腐蝕性好、耐離子照射而受到關(guān)注，可以應(yīng)用于精密加工、海洋作業(yè)、航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域。Cu46Zr42Al7Y5是一種典型的銅-鋯基非晶材料，具有強(qiáng)度好，硬度高，耐強(qiáng)酸耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前景的新型材料。氣霧化法被廣泛地用于制備金屬及合金粉末，也是用于制取非晶合金的有效途徑之一，但是非晶合金的制備由于需要極高的冷卻速率以及低氧環(huán)境，一直難于實(shí)現(xiàn)，本課題通過不斷的嘗試，最

2、終確定了坩堝、噴嘴以及粉末收集器的設(shè)計(jì)，并最終搭建了一套簡(jiǎn)單可行的氣霧化設(shè)備，既能實(shí)現(xiàn)金屬合金粉體的制備，也能實(shí)現(xiàn)非晶合金的制備，并對(duì)金屬合金粉體以及非晶合金進(jìn)行研究分析。
　　本文探索了不同工藝參數(shù)，實(shí)驗(yàn)表明150℃的熔體熱過度最佳，增加霧化氣壓溶液得到微細(xì)粉末，導(dǎo)液管內(nèi)徑對(duì)粉末的粒徑分布影響不大；實(shí)驗(yàn)制取了球形度良好的銅錫化合物粉末，該粉末的相組成包含Cu6Sn5、Cu3Sn和Sn，其微觀形貌和內(nèi)部組織存在明顯的尺寸效應(yīng)，在3

3、00℃下氮?dú)獗Ｗo(hù)管式爐熱處理后得到了單一相的Cu6Sn5粉末；實(shí)驗(yàn)成功制備了非晶態(tài)、部分晶態(tài)和全晶態(tài)Cu46Zr42Al7Y5合金，利用納米壓痕、維氏硬度等手段對(duì)比分析了三種狀態(tài)下的Cu46Zr42Al7Y5合金的力學(xué)性能，結(jié)果表明全晶態(tài)合金的硬度最大、非晶態(tài)合金的硬度最小，納米壓痕的負(fù)載位移曲線上非晶態(tài)合金的鋸齒屈服數(shù)最多，掃描電鏡下，非晶態(tài)及部分晶態(tài)合金的維氏壓痕出現(xiàn)剪切帶現(xiàn)象，全晶態(tài)合金的維氏壓痕沒有發(fā)現(xiàn)剪切帶現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步分

4、析了近距離取得下的壓痕形貌，發(fā)現(xiàn)剪切帶受外加能量的影響；微觀組織和斷口形貌上，非晶態(tài)合金的組織平坦，部分晶態(tài)合金的組織存在較大凹凸結(jié)構(gòu)，全晶態(tài)合金的組織存在較小的凹凸結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)合金斷口發(fā)現(xiàn)明顯的河流狀花樣，部分晶態(tài)合金的斷口發(fā)現(xiàn)較大的凹凸結(jié)構(gòu)和少量解理階，全晶態(tài)合金發(fā)現(xiàn)較多河流花樣和少量凹凸結(jié)構(gòu)，三種狀態(tài)下合金都屬于脆性斷裂。
　　本文所制取的銅錫化合物粉末的形貌、組織尺寸效應(yīng)與冷卻速率以及銅錫相變密切相關(guān)，詳細(xì)機(jī)理還有待進(jìn)一步