雜質(zhì)對(duì)超多元Zr基塊體非晶合金形成及性能的影響.pdf

1、Zr基塊體非晶合金擁有較傳統(tǒng)晶態(tài)合金材料更高的彈性、強(qiáng)度、硬度、耐蝕性等優(yōu)良的性能，是一種極具潛力的結(jié)構(gòu)材料。但Zr基塊體非晶合金的生產(chǎn)對(duì)雜質(zhì)極其敏感，必須使用高純?cè)虾涂量痰纳a(chǎn)條件才能制備，因而導(dǎo)致 Zr基塊體非晶合金的廣泛應(yīng)用受到了極大的限制。最近的研究顯示，超多元Zr基塊體非晶合金可以有效地降低雜質(zhì)對(duì)其形成能力和性能的影響，具有很高的應(yīng)用潛力，但雜質(zhì)對(duì)其形成能力及性能的影響機(jī)制尚不清楚。本文以超多元Zr50Cu25Al10Ni7

2、Ti4Co2Fe1Y1塊體非晶合金為研究對(duì)象，通過(guò)添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的低純Zr原料（海綿Zr），詳細(xì)地研究了雜質(zhì)對(duì)超多元Zr基塊體非晶合金形成能力、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和耐蝕性的影響。
　　首先，本文研究了雜質(zhì)對(duì)超多元Zr基塊體非晶合金形成能力的影響。以過(guò)冷液相區(qū)寬度△Tx為判據(jù)，通過(guò)對(duì)不同雜質(zhì)含量的超多元 Zr基塊體非晶合金試樣進(jìn)行DSC分析，發(fā)現(xiàn)它們的△Tx非常接近，雜質(zhì)含量對(duì)超多元Zr基塊體非晶合金的形成能力影響不大。其電弧熔煉

3、后的直徑為20 mm的鑄錠在剪開(kāi)后也呈現(xiàn)典型的玻璃狀斷口，且XRD結(jié)果顯示其晶化程度較低，表現(xiàn)出其良好的非晶形成能力。
　　其次，本文對(duì)不同含量海綿Zr制備的超多元Zr基塊體非晶合金的熱穩(wěn)定性及晶化行為進(jìn)行了進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。通過(guò)DSC曲線分析發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)對(duì)該合金的熱穩(wěn)定性影響不大，但會(huì)影響超多元Zr基塊體非晶合金的晶化行為，并且隨雜質(zhì)含量的升高，其晶化過(guò)程更加復(fù)雜，晶化時(shí)間更長(zhǎng)。對(duì)不同雜質(zhì)含量的塊體非晶合金的完全晶化產(chǎn)物進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)

4、，雜質(zhì)含量不會(huì)影響該非晶合金的晶化產(chǎn)物，析出相主要具有CuZr2、Cu10Zr7和多種ZrAl相結(jié)構(gòu)。
　　最后，本文又分析了不同含量海綿Zr制備的超多元Zr基塊體非晶合金的力學(xué)和化學(xué)性能。通過(guò)室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)可知，含雜質(zhì)的超多元Zr基塊體非晶合金的強(qiáng)度、硬度都很高，變化不大，但雜質(zhì)含量的不同對(duì)該合金的塑性有著不同的影響，低濃度雜質(zhì)含量不會(huì)使合金基體脆化，對(duì)塑性影響不大，而當(dāng)海綿Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到80％以上時(shí)，塑性可達(dá)6.7%，

5、是高純?cè)现苽鋾r(shí)的3倍。雜質(zhì)誘發(fā)基體原位析出5 nm左右的納米相，導(dǎo)致塊體非晶合金的塑性極大地提升。此外，高純?cè)现苽涞某嘣猌r基塊體非晶合金在經(jīng)過(guò)低溫弛豫后塑性大幅升高，而高雜質(zhì)含量的超多元Zr基塊體非晶合金在經(jīng)過(guò)低溫弛豫后塑性有所下降。這可能是因?yàn)楦呒冊(cè)现苽涞某嘣猌r基塊體非晶合金在低溫弛豫時(shí)導(dǎo)致了成分不均勻性的提升，而高雜質(zhì)含量的超多元Zr基塊體非晶合金中納米晶的作用會(huì)隨著自由體積的減少而減弱。電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)顯示雜質(zhì)的存在不