Ni-Fe-Cr-Nb基非晶復合材料的組織和性能研究.pdf

1、非晶合金與傳統晶態(tài)材料相比，在多項使用性能方面具有十分明顯的優(yōu)勢:室溫下表現出高的強度、硬度，優(yōu)異的彈性性能、良好的抗腐蝕能力以及耐磨性能等，但非晶合金的脆性卻極大地阻礙了其作為高性能結構材料的應用前景。非晶復合材料為兩相或多相組織，由于第二相的阻礙作用，避免了純非晶單個剪切帶快速形核、擴展，使非晶復合材料在室溫下表現出一定的塑性。本文以Ni-Fe-Cr-Nb合金為研究對象，在氬氣保護下采用手工電弧爐熔煉、水冷銅模冷卻，利用原位合成非晶

2、復合材料的原理制備了非晶/納米晶復合材料。采用金相顯微鏡、X射線衍射分析儀、掃描電鏡、透射電鏡、能譜儀和萬能試驗機等設備研究測試了合金鑄態(tài)、1100℃×2h，空冷均勻化處理態(tài)、955℃×1h，空冷固溶處理態(tài)、720℃×8h，以50℃·h-1的冷卻速度降溫至620℃×8h，空冷時效處理態(tài)四種狀態(tài)的組織和力學性能，得出以下主要結論:
　　(1)Ni-Fe-Cr-Nb合金體系具有一定的非晶形成能力，采用手工電弧爐熔煉水冷銅模冷卻可獲得非

3、晶/納米晶復合材料。合金鑄態(tài)組織為樹枝晶，成分偏析嚴重，晶內析出相非常細小，平均晶粒尺寸為17.70 nm。鑄態(tài)合金的洛氏硬度為HRB94.32，壓縮屈服極限和拉伸屈服極限分別為515.44 Mpa和338.77 Mpa;延伸率數值為11.32％。
　　(2)均勻化熱處理后，合金組織成分均勻，鑄態(tài)樹枝晶偏析消失，偏析程度得到明顯改善。均勻化處理態(tài)合金平均晶粒尺寸為27.76 nm，較鑄態(tài)而言晶粒尺寸明顯變大，洛氏硬度下降至HRB8

4、0.98，壓縮屈服極限減小到189.78 Mpa;合金的延伸率和斷裂應變出現了增加，數值分別為48.29％和62.99％。
　　(3)固溶處理后，合金組織和成分更加均勻，晶內析出相尺寸變得細小，平均晶粒尺寸為19.70nm，合金中出現了對合金性能不利的顆粒狀和魏氏體狀的σ相。其中合金洛氏硬度為HRB79.24、壓縮狀態(tài)下比例極限和屈服強度分別為80.01Mpa、138.96 Mpa，與均勻化處理態(tài)相比，均有所降低。
　　(4

5、)時效處理后，晶內主要強化析出相Ni3Nb數量增多，形貌特征明顯，平均晶粒尺寸為21.5 nm。拉伸過程中由于強化析出相阻礙了位向不同晶粒間的相對運動，合金第二相強化作用顯著，表現出了較高的強度和硬度。合金的洛氏硬度數值為HRB115.38，其中拉伸所得合金的比例極限、強度極限、拉伸強度、彈性模量分別為212.24 Mpa、1034.93 Mpa、871 Mpa、121.74Mpa。
　　(5)室溫壓縮和拉伸實驗表明: Ni-Fe