鋯基BMG-Cu層狀復(fù)合材料制備及其力學(xué)性能研究.pdf

1、大塊非晶合金相對(duì)于晶體合金具有極高的強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性和優(yōu)異的耐磨性，作為新一代結(jié)構(gòu)材料有著廣泛的應(yīng)用前景。但是在室溫下，非晶合金具有較低塑性，限制了非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。而提高非晶合金室溫塑性的有效方法是限制非晶合金剪切變形的局部化和擴(kuò)展，增加剪切帶開(kāi)動(dòng)的數(shù)量。如果將塑性相與非晶合金通過(guò)熱壓法制備出非晶與塑性相層狀復(fù)合材料，有望使非晶合金的室溫塑性提高。本文在深入了解Zr基非晶合金在過(guò)冷液相區(qū)中的變形機(jī)制的基礎(chǔ)上，利用非晶合金

2、在過(guò)冷液相區(qū)的超塑性，采用熱壓法對(duì)鋯基非晶合金和銅進(jìn)行擴(kuò)散連接，并以此為基礎(chǔ)制備了鋯基BMG/Cu層狀復(fù)合材料，研究了溫度和保溫時(shí)間對(duì)制備的復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能的影響，主要研究結(jié)果如下：
　　(1)對(duì)鋯基非晶在過(guò)冷液相區(qū)的變形行為進(jìn)行研究。采用銅模吸鑄法制備了Zr60Cu25Al10Fe5非晶合金，通過(guò)DSC表征，得到其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與晶化溫度分別為375℃和477℃，其對(duì)應(yīng)的過(guò)冷液相區(qū)寬度（ΔT=Tx-Tg）為102℃。

3、對(duì)非晶合金過(guò)冷液相區(qū)內(nèi)變形行為研究發(fā)現(xiàn)，其變形模式取決于溫度與應(yīng)變速率；非晶合金在低于應(yīng)變速率2×10-4s-1條件下，當(dāng)溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(＞375℃)時(shí)，表現(xiàn)出良好的超塑性；
　　(2)對(duì)非晶和銅擴(kuò)散連接工藝進(jìn)行了研究。在420-440℃溫度范圍內(nèi)，壓強(qiáng)為150MPa條件下，對(duì)Zr基非晶與銅擴(kuò)散連接，其結(jié)果表明，連接溫度和時(shí)間對(duì)連接界面的形成有著非常重要的影響。在420℃，加載荷為150MPa，保溫時(shí)間為90min，可實(shí)現(xiàn)

4、鋯基非晶和銅之間的完全冶金結(jié)合，其擴(kuò)散層的厚度約為3μm；Cu原子在非晶合金中的擴(kuò)散能力低于在晶體合金的擴(kuò)散；理論分析結(jié)果表明，在420℃時(shí)，Zr基非晶與銅之間的擴(kuò)散連接時(shí)間要高于Zr基非晶與自身的擴(kuò)散連接時(shí)間；
　　(3)通過(guò)熱壓法在不同條件下制備了非晶合金/銅層狀復(fù)合材料。結(jié)果表明：在420℃和440℃溫度下，外加載荷為150MPa，加載速率為2×10-3s-1以及保溫時(shí)間為90min，成功制備了Zr-基非晶/Cu層狀復(fù)合材料