鋯基非晶合金表面鍍膜及其增韌機理的研究.pdf

1、塊體非晶合金由于其本身長程無序的結(jié)構(gòu)特點而具有許多獨特的性能。例如高硬度和高彈性極限以及良好的耐蝕和耐磨損性能。此外由于塊體非晶合金在結(jié)構(gòu)和功能材料的潛在應(yīng)用價值獲得了廣泛的關(guān)注。一般而言，這些卓越的性能往往伴隨著室溫下的低塑性。本研究表明非晶合金的變形主要依賴于在變形過程中剪切帶的形成,這不同于傳統(tǒng)晶態(tài)材料的變形機制。力學(xué)加載過程中，非晶合金在沒有任何阻礙的情況下剪切帶會高度局域化進而產(chǎn)生剪切軟化而引起非晶合金的破壞。這一災(zāi)難性的脆性

2、破壞嚴重地限制了非晶合金在室溫下作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。
　　本研究在非晶合金表面沉積了三種不同的鍍層。其一，在成分為Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5(Vit.105)的非晶合金表面通過電鍍的方法沉積晶體銅膜，并且研究了銅鍍層對非晶合金在室溫加載時的壓縮力學(xué)性能和鋸齒流變行為的影響；其二，采用化學(xué)鍍的方法在成分為Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10 Be22.5(Vit.1)的非晶合金表面沉積Ni-P非晶合金

3、鍍層，并研究了鍍膜層對非晶合金在室溫下壓縮力學(xué)性能的影響；其三，同樣選擇成分為Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(Vit.1)的非晶合金基體，采用電鍍以及化學(xué)鍍相結(jié)合的方法在其表面鍍Ni和Ni-P雙層膜，研究多層鍍層在室溫下對非晶合金的力學(xué)行為的影響，并且比較單層膜和多層膜對力學(xué)行為影響的差別。本研究的結(jié)果總結(jié)如下：
　?。?）對鍍膜和未鍍膜的Vit.105非晶合金的實驗結(jié)果表明銅鍍層提高了非晶合金在室溫下的

4、壓縮塑性。厚度為161.1μm銅鍍層使非晶合金的室溫壓縮塑性提高到6.1％，而未鍍膜樣品塑性僅為1.7%，鍍膜后樣品的塑性提高了三倍。這主要是由于變形過程中銅鍍層吸收應(yīng)變能并且限制剪切帶的擴展，從而導(dǎo)致非晶合金在室溫下的塑性提高。此外，比較不同厚度鍍層發(fā)現(xiàn)，鍍層越厚非晶合金的室溫塑性提高的幅度越大。
　　（2）鋸齒流變行為是在反復(fù)的加載和卸載過程中形成，并且鍍膜后的樣品的鋸齒流變行為表明銅鍍層提高了非晶合金的塑性。結(jié)果表明具有不同

5、厚度的鍍層的非晶合金的鋸齒流變行為比未鍍膜樣品的更加穩(wěn)定。
　　（3）采用化學(xué)鍍的方法在成分為Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(Vit.1)的非晶合金表面沉積具有不同pH和厚度的Ni-P合金鍍層。其中鍍層的磷含量明顯受到pH值的影響。根據(jù)XRD測試結(jié)果表明不同的pH值會對Ni-P合金鍍層的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。
　?。?）在非晶合金表面鍍Ni-P非晶鍍層形成了特殊的非晶/非晶的層狀結(jié)構(gòu)并且呈現(xiàn)出大的塑性。其中

6、鍍層厚度為86.5μm的非晶合金的室溫塑性為10.6%是未鍍膜樣品的5.9倍。這是由于非晶鍍層提供的徑向束縛力而導(dǎo)致在鍍層與非晶合金界面形成高密度的剪切帶。
　?。?）結(jié)合電鍍和化學(xué)鍍的方法在鋯基非晶表面鍍Ni和Ni-P雙層膜。沉積鍍層后，Ni-P/Ni/Vit.1形成了非晶/晶體/非晶的三明治特殊結(jié)構(gòu)。由納米探針實驗證明，由此得到的結(jié)構(gòu)同時形成了硬/軟/硬的特殊復(fù)合材料，并且這種結(jié)構(gòu)使得非晶合金室溫下的最大塑性可以達到21.3%