鋯基非晶合金力學(xué)性能影響因素的研究.pdf

1、本文以室溫下具有較高壓縮塑性的Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12塊體非晶合金作為研究對象，研究多種不同影響因素作用下，鋯基非晶合金力學(xué)性能的變化規(guī)律。實驗部分以電磁懸浮熔煉-銅模吸鑄法，在不同的鑄造功率、原料純度、熔煉氣氛條件下熔煉Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12合金棒狀試樣，然后采用銅模吸鑄法制備成直徑3mm棒狀式樣，采用X射線衍射(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)對合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與熱參數(shù)進(jìn)行分析。

2、最后在萬能力學(xué)試驗機上采用不同的應(yīng)變速率，對合金試樣進(jìn)行檢測。
　　對不同鑄造功率下鋯基非晶合金非晶形成能力與力學(xué)性能進(jìn)行了分析與檢測。選取了3kW、4kW、5kW、6kW、8kW幾個不同的鑄造功率條件下制備了的Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12合金棒狀試樣。結(jié)果表明:3kW至5kW功率范圍內(nèi)，隨著鑄造功率的上升，合金的非晶形成能力下降;鑄造功率為5kW時，合金試樣的約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度Trg下降至0.556，最大抗壓

3、強度(σbc)和塑性應(yīng)變（εp）分別達(dá)到1.49GPa、10.35％，顯微硬度達(dá)到511HV;在6kW鑄造功率下，Trg上升至0.577，非晶形成能力有所提高，塑性應(yīng)變達(dá)到13.15％。說明選取合適的鑄造溫度能夠明顯改善鋯基非晶合金的非晶形成能力及力學(xué)性能。
　　在熔煉氣氛與原料中含有不同氧含量條件下制備鋯基非晶合金，對其熱力學(xué)參數(shù)與力學(xué)性能進(jìn)行了檢測。選用海綿鋯與純鋯不用的金屬原料配制合金試樣，同時將熔煉氣氛中的氧氣濃度分別控制

4、為為w1=4.19％，w2=0.838％，w3=0.168％，熔煉成分為Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12的母合金并吸鑄成棒狀試樣。研究顯示:采用海綿鋯制備的合金樣品非晶形成能力與力學(xué)性能都出現(xiàn)了大幅下降，非晶基體上析出了NiZr2與ZrAl晶體相，抗壓強度由1.94GPa下降為1.64GPa，塑性應(yīng)變由18.99％下降為0.94％。隨著熔煉氣氛中氧含量的減少，合金的晶化溫度由653.7K下降至645.1K，過冷液相區(qū)寬

5、度由85.8K上升至94.3 K;非晶合金的最大抗壓強度由1.82GPa上升至1.94GPa，塑性形變由2.29％提升至18.99％;隨著氧含量的降低，Zr63.36Cu14.52Ni12Al12合金的非晶形成能力上升，力學(xué)性能得到提高。
　　最后在6kW鑄造功率與低氧含量條件下制備Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12合金棒狀試樣，采用不同的應(yīng)變速率對合金試樣進(jìn)行室溫壓縮力學(xué)性能測試，結(jié)果表明:加載過程中應(yīng)變速率的增