Cu-Zr-Al系Cu基塊狀非晶合金彈性性能超聲無損評(píng)價(jià).pdf

1、非晶合金也稱金屬玻璃，是一種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，其原子排列具有短程有序，長程無序的特征。多年研究表明非晶合金具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。作為新近開發(fā)的一類Cu基非晶合金，具有較大的玻璃形成能力和相對(duì)低的成本，值得一提的是它不但具有超高強(qiáng)度，還具有一定的延展性，其抗拉強(qiáng)度大于2000MPa，延伸率為2％以上，這一特性連玻璃形成能力最好的Zr基非晶合金都無法比擬。彈性模量作為材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)之一，體現(xiàn)了材料抵抗彈性形變的能力，受到了廣泛的

2、關(guān)注。基于超聲波的基本理論，材料彈性模量與其超聲波速度緊密相關(guān)，通過測量材料縱波聲速及橫波聲速即可得到其彈性模量。 用銅模吸鑄法制各得到了直徑為3mm的成分為Cu<,58.1>Zr<,35.9>Al<,6>(團(tuán)簇結(jié)構(gòu)為Cu<,8>Zr<,5>)和(Cu<,0.56>Zr<,0.44>)<,100-x>Al<,x>(x=3.5,5，8)(團(tuán)簇結(jié)構(gòu)為Cu<,6>Zr<,5>)系列的塊體非晶合金。利用XRD、OM進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析以確定其為

3、單一的非晶相；利用DSC和DTA對(duì)其進(jìn)行了玻璃形成能力及熱穩(wěn)定性的研究；運(yùn)用超聲水浸聚焦法測得合金的縱波及橫波聲速并基于christoffel方程計(jì)算非晶合金的彈性性能參數(shù)如彈性模量、德拜溫度等，結(jié)合熱分析及XRD方法摸索彈性性能與非晶樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，另外選擇Cu<,58.1>Zr<,35.9>Al<,6>塊狀非晶合金，對(duì)其進(jìn)行不同溫度的退火處理，觀察此過程中彈性性能參量的變化規(guī)律。 XRD、OM分析結(jié)果表明：合金為單一的

4、非晶相；DSC分析結(jié)果表明：非晶合金的玻璃形成能力及熱穩(wěn)定性按強(qiáng)弱變化規(guī)律為：Cu<,58.1>Zr<,35.9>Al<,6>、Cu<,51.5>Zr<,40.5>Al<,8>、Cu<,53.2>Zr<,41.8>Al<,5>和Cu<,54>Zr<,42.5>Al<,3.5>，對(duì)于同一團(tuán)簇結(jié)構(gòu)(Cu<,6>Zr<,5>)的合金來講，隨著Al組元含量的增加，玻璃形成能力及熱穩(wěn)定性提高；超聲法水浸聚焦結(jié)合掠入射縱波方法測量得到的合金聲速、彈

5、性模量大小依次為：Cu<,58.1>Zr<,35.9>Al<,6>、Cu<,51.5>Zr<,40.5>Al<,8>、Cu<,53.2>Zr<,41.8>Al<,5>和Cu<,54>Zr<,42.5>Al<,3.5>，分析表明：不同成分含量非晶合金的聲速及彈性模量與玻璃形成能力變化規(guī)律是一致的；對(duì)于不同團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的非晶合金來說，也與團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的化學(xué)有序度緊密相關(guān)；塊體非晶合金Cu<,58.1>Zr<,35.9>Al<,6>經(jīng)晶化處理，結(jié)果表