塊體Zr基非晶合金過冷液相區(qū)中變形及擴散連接性能研究.pdf

1、非晶合金具有高強度、高硬度、耐磨、耐腐蝕性能等優(yōu)異的性能,在很多領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力。非晶合金在其過冷液相區(qū)中通常會表現(xiàn)出超塑性,利用這一特性可以對合金進行加工成形。而超塑成形可以與擴散連接工藝相結(jié)合,實現(xiàn)合金在超塑變形過程中的擴散連接。
　　本文采用銅模吸鑄法制備了Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶合金,在不同溫度和應(yīng)變速率條件下對非晶合金的單軸壓縮性能進行了研究,并基于自由體積模型分析了在不同條件下非晶合金在過冷液相

2、區(qū)中的塑性變形機理。同時,在過冷液相區(qū)中對Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶合金/Cu進行了擴散連接實驗,研究了溫度和保溫時間對擴散連接過程的影響。在此基礎(chǔ)上,建立了非晶合金的擴散連接模型。
　　研究結(jié)果表明,Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶合金塑性變形取決于溫度和應(yīng)變速率。在623K溫度及以下低于其玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg時,合金表現(xiàn)出高強度和極低的延性(<2％),而當(dāng)溫度升高到653K,達到其過冷液相區(qū)時,合金表現(xiàn)出

3、良好的塑性。在過冷液相區(qū),低應(yīng)變速率時(<1×10-2s-1),合金變形表現(xiàn)出牛頓型流變,其應(yīng)變敏感因子m值為0.6~0.8,其值接近于1;隨著應(yīng)變速率的增大,其變形模型由牛頓流變逐步過渡為非牛頓流變,但過低的應(yīng)變速率可能導(dǎo)致非晶合金在塑性變形過程中的晶化。該合金在673K,應(yīng)變速率為2×10-4s-1時,可表現(xiàn)出良好的超塑性。非晶合金的流變行為可以用Spaepen自由體積的過渡態(tài)理論模型進行很好的描述。
　　在不同的溫度下對非晶

4、合金與銅進行了擴散連接,對其連接界面組織的觀察結(jié)果表明,隨著連接時間的延長和連接溫度的升高,連接面上的孔洞逐步減小,擴散層寬度增加,在150MPa/400℃/3.6ks的條件下可實現(xiàn)Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶合金/Cu完全的冶金結(jié)合。同時,對Cu和Zr原子在連接界面上的擴散系數(shù)以及擴散激活能進行了測試。
　　在弄清Zr基非晶合金的超塑變形和擴散連接機理的基礎(chǔ)上,建立了非晶合金的擴散連接模型。在該模型中,非晶合金的擴