塊體金屬玻璃復(fù)合、晶化與性能研究.pdf

1、塊體金屬玻璃(BMG)具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能，為新型結(jié)構(gòu)材料和功能合金的發(fā)展開辟了新的領(lǐng)域。然而，BMG在室溫下發(fā)生災(zāi)難性脆性斷裂，已經(jīng)成為制約該材料規(guī)?；こ虘?yīng)用的瓶頸。因此，BMG室溫脆性已經(jīng)成為亟需解決的關(guān)鍵問題。
　　 已有研究表明，鑄態(tài)內(nèi)生微米尺度的塑性固溶體/BMG復(fù)合材料是改善BMG室溫脆性的有效手段，并認為內(nèi)生微米尺度第二相本身為塑性相是BMG復(fù)合材料增塑的必要條件。本文基于BMG室溫脆性的本質(zhì)，認為只要第

2、二相能夠阻礙單一剪切帶的擴展，使剪切帶增殖就能提高室溫塑性，無論第二相本身是否是塑性相。據(jù)此設(shè)計并成功制備出鑄態(tài)內(nèi)生金屬間化合物/BMG復(fù)合材料，其不但具有高的斷裂強度，也具有顯著的室溫塑性(塑性變形達到4.4％)。進一步的分析研究發(fā)現(xiàn)，第二相尺寸不同，對BMG塑性影響不同：納米尺度的第二相誘發(fā)剪切帶大量形核而增塑；尺寸大于剪切帶間距的第二相可以有效阻礙剪切帶的擴展、誘發(fā)多剪切帶的形成而提高塑性；而尺寸小于剪切帶間距又大于納米尺度的第二

3、相對BMG塑性沒有顯著影響。
　　 BMG的熱穩(wěn)定性與晶化行為是BMG研究領(lǐng)域普遍關(guān)注的基礎(chǔ)問題。本文的研究發(fā)現(xiàn)，高密度電脈沖能夠促進BMG的晶化，并改變晶體析出相的類型。以V1合金為例，常規(guī)等溫退火時晶化發(fā)生于過冷液相區(qū)內(nèi)(400-450℃)，而以電流密度為1410A/mm2的電脈沖退火時，在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下(338℃)就可以發(fā)生顯著的晶化。與常規(guī)等溫晶化析出BeNi、Be2Zr、Zr2Cu等相不同，電脈沖作用下，在析出Be2

4、Zr、Zr2Cu相的同時，還發(fā)現(xiàn)有NiTi2相和未知亞穩(wěn)晶體相析出。電脈沖后等溫晶化過程中，延長等溫時間，非晶饅頭峰的半高寬(FWHM)變窄，表明BMG內(nèi)短程有序程度增加。連續(xù)加熱過程中施加5Gpa的高壓可以抑制V1合金晶化，發(fā)生晶化的溫度為410-430℃，遠高于相同加熱速率下的起始晶化溫度(393℃)。等溫晶化過程中施加12T的強磁場，能夠顯著提高Fe基BMG中晶化相的體積分數(shù)，而磁場施加方向?qū)ξ龀鱿囿w積分數(shù)沒有明顯影響。
　

5、　 迄今為止，塊體NdFeB永磁材料由于缺乏有效的磁性取向控制方法，在工業(yè)生產(chǎn)中不得不采用破碎與制粉——磁場取向與成型——燒結(jié)或粘結(jié)——充磁與檢測的工藝來制備，不僅工序繁雜、生產(chǎn)成本高，而且還無法獲得完全致密的永磁體，造成不耐蝕等缺點。本文采用Fe基BMG進行磁場晶化，試圖誘導(dǎo)磁性晶體相在形核長大過程中實現(xiàn)磁性取向，以期為摒棄制粉過程、直接由非晶固體或液體制備完全致密的各向異性永磁體探索可能途徑。實驗采用去除形狀各向異性的(Fe71B