ZrCuNiAl塊體非晶合金玻璃形成能力及力學(xué)行為研究.pdf

1、本文以Zr-Cu-Ni-Al四元塊體非晶合金為對象，設(shè)計了新的Zr基塊體非晶合金成分Zr51Cu24.70Ni14.34Al9.96，對比在成分設(shè)計過程中得到的Zr51Cu20.7Ni12Al16.3和Zr51Cu24.22Ni14.06Al10.72非晶成分，對其玻璃形成能力及力學(xué)行為進行了系統(tǒng)的研究。
　　熱分析研究表明，在三種Zr-Cu-Ni-Al非晶合金中Zr51Cu24.70Ni14.34Al9.96合金具有極高的熱穩(wěn)定

2、性和玻璃形成能力，其玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg高達(dá)728K，約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度Trg(Tg/Tm)達(dá)0.707，最大臨界尺寸接近12mm。但直徑12mm樣品的XRD結(jié)果有極少量的晶化峰。為進一步提高玻璃形成能力，對直徑12mmZr51Cu24.70Ni14.34Al9.96合金進行透射電鏡分析。研究表明，非晶基體中存在少量六角晶系的Zr5Al4類(a=8.437,c=5.8)晶態(tài)相和立方晶系的Cu9Al4類(a=8.702)晶態(tài)相。因此，進一步降低

3、Al含量，抑制含Al化合物的析出，可以進一步提高該合金系的玻璃形成能力。
　　通過準(zhǔn)靜載條件下壓縮實驗、維氏硬度和納米壓痕等測試手段，研究了三種非晶合金的室溫力學(xué)行為。室溫壓縮實驗表明，三種非晶合金的斷裂強度隨其玻璃形成能力提高而增加，其中Zr51Cu24.70Ni14.34Al9.96非晶合金室溫壓縮斷裂強度為2481MPa。這是由于非晶合金的斷裂強度與其玻璃轉(zhuǎn)變溫度呈線性關(guān)系，Zr51Cu24.70Ni14.34Al9.96非

4、晶合金具有更高的玻璃轉(zhuǎn)變溫度因而擁有更高的強度。
　　研究了不同壓縮測試條件對非晶合金力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：隨著應(yīng)變速率的增加，非晶合金的斷裂應(yīng)力和塑性應(yīng)變呈下降趨勢；隨著非晶樣品直徑的增加，非晶合金的斷裂應(yīng)力和塑性應(yīng)變呈下降趨勢。這是由于小直徑試樣具有大的冷卻速度，在鑄態(tài)下可以保留更多的自由體積，更容易引發(fā)剪切帶的增殖，從而提高非晶合金的塑性。
　　研究發(fā)現(xiàn)低溫下Zr51Cu20.7Ni12Al16.3非晶合金強度、塑