CuZrAlNb系塊狀非晶合金玻璃形成能力及晶化行為研究.pdf

1、本文以Cu50-xZr40+xAl5Nb5(x=0,2，4，6)合金為研究對象，比較了Zr、Cu元素含量變化對Cu50-xZr40+xAl5Nb5的非晶形成能力和力學(xué)性能的影響，以及Cu46Zr44Al5Nb5大塊非晶合金的尺寸效應(yīng)，并從變溫晶化行為角度對該塊體非晶合金的晶化過程進行了研究。
　　 采用銅模吸鑄的方法制成Cu50-xZr40+xAl5Nb5(x=0,2，4，6)合金體系中，最優(yōu)成分為Cu46Zr44Al5Nb5，

2、其形成了完全非晶結(jié)構(gòu)，直徑為3mm。Cu48Zr42Al5Nb5、Cu44Zr46Al5Nb5為非晶.晶體復(fù)合材料。DSC分析表明Cu46Zr44Al5Nb5大塊非晶合金的過冷液相區(qū)寬度△Tx(K)、約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度Trg、γ參數(shù)分別為51.9K，0.60,0.401，具有良好的熱穩(wěn)定性。從金相顯微組織角度分析，Cu48Zr42Al5Nb5非晶.晶體復(fù)合材料中非晶相含量約為41％，Cu44Zr46Al5Nb5為非晶.晶體復(fù)合材料非晶相含

3、量為89％。但二者結(jié)晶相的形貌、分布等并不不同。結(jié)晶相的體積分?jǐn)?shù)，尺寸，形態(tài)和物理性質(zhì)是影響非晶.晶體復(fù)合材料的因素。非晶.晶體復(fù)合材料Cu44Zr46Al5Nb5合金具有較好綜合力學(xué)性能，其斷裂強度達到了1747MPa，塑性應(yīng)變達到了3.94％，大于Cu48Zr42Al5Nb5非晶-晶體復(fù)合材料的斷裂強度和塑性應(yīng)變。完全非晶結(jié)構(gòu)的Cu46Zr44Al5Nb5合金具有最高的斷裂強度為1811MPa。
　　 制備直徑分別為φ3.0

4、mm、φ4.0mm、φ6.0mm的Cu46Zr44Al5Nb5合金樣品均為完全非晶結(jié)構(gòu)，表明Cu46Zr44Al5Nb5合金的非晶形成的臨界尺寸至少為φ6.0mm。玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg、晶化放熱△H隨Cu46Zr44Al5Nb5樣品直徑的增加分別增加和降低，與XRD衍射峰強度隨直徑的不同而變化的分析結(jié)果一致。這是因為冷卻速度對試樣尺寸變化十分敏感，而冷卻速度的不同造成非晶態(tài)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異。從動力學(xué)角度計算了Cu46Zr44Al5Nb5合金T

5、TT曲線，計算得Cu46Zr44Al5Nb5非晶形成臨界冷卻速度為3.985K/s。
　　 直徑分別為φ3.0mm、φ4.0mm、φ6.0mm的Cu46Zr44Al5Nb5塊體非晶合金斷裂強度分別約為1811MPa、1669MPa、1501MPa。Cu46Zr44Al5Nb5塊體非晶合金試樣的斷裂強度隨試樣直徑的增大而減小，這與其玻璃轉(zhuǎn)化溫度隨試樣直徑增大而減小相互對應(yīng)。玻玻璃轉(zhuǎn)化溫度反應(yīng)合金中金屬原子的結(jié)合力大小，玻璃轉(zhuǎn)化溫度