Al-Ni-Y非晶合金及复合材料断裂行为的研究

发布时间：2017-03-18 21:05

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【摘要】：铝基非晶合金具有优良的性能,如优异的耐蚀性、良好的韧性、高强度(可达1000MPa)。当铝基非晶部分晶化后,析出的纳米铝粒子可以进一步提高材料的强度,可以达到1500MPa以上,并且韧性保持良好。由于其属于边缘非晶合金,难以制备出大块非晶合金,因此对其断裂行为以及断裂机理的分析较少。本文中通过熔体急冷法和非晶退火晶化法制备Al-Ni-Y非晶合金及纳米铝/铝非晶相复合材料。利用X射线衍射分析仪(XRD)、示差扫描量热仪(DCS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机等对铝基非晶合金进行了结构表征和结晶度的测定,以及通过对拉伸和弯曲断裂观察断口形貌分析观察。进一步对材料的断裂机理进行分析,为后续的研究提供了一定的理论基础。得出如下主要结论:对于同一样品结晶度的测量值XRD法大于DSC法,对于Al88Ni4Y8非晶合金,在260℃和350℃退火状态下测得的结晶度值大于在11Hz(~8.6m/s)下通过熔体急冷法制备的样品结晶度值。完全非晶在拉伸断裂过程中,观测到了脉纹状图案和熔滴状样貌,断裂方式为剪切带断裂,存在微观塑性变形,同时伴有局部温度升高的现象。在熔体急冷制备的Al基非晶复合材料的样品进行弯曲断裂时,在断口表面观测到了河流状花样,为典型的脆性断裂,并且在微观上有周期性波纹的存在,断裂过程中表现的现象不是由组织不均匀和元素含量不同决定的。断口形貌中周期性波纹尺寸随着样品厚度的降低而变小。在退火方法制备的样品弯曲断裂过程中,同样为脆性断裂,结晶度越高的样品脆性越大。在350℃的退火样品断口形貌中观察不到周期性波纹的存在,在260℃的退火样品断口形貌中有瓦纳线的存在。脆性程度与退火温度相关,350℃退火样品脆性特征明显高于260℃退火样品。
【关键词】：铝基非晶态合金 结晶度 熔体急冷 退火 剪切带 脆性断裂
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8;TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 非晶态合金材料概述9-15
• 1.1.1 金属玻璃的发展9-12
• 1.1.2 非晶合金的形成基础12-13
• 1.1.3 非晶合金的晶化13-15
• 1.2 非晶合金变形机理15-19
• 1.2.1“自由体积”模型15-16
• 1.2.2“剪切转变区”模型16-17
• 1.2.3 位错模型17-18
• 1.2.4 力学模型18-19
• 1.3 非晶合金断裂行为和机理19-20
• 1.4 本论文研究的内容及意义20-21
• 第2章 实验方法21-24
• 2.1 样品材料制备21-22
• 2.1.1 电弧炉制备母合金21-22
• 2.1.2 熔体急冷制备铝基非晶合金22
• 2.1.3 纳米铝/非晶相复合材料的制备22
• 2.2 结构分析与表征22-23
• 2.2.1 X射线衍射分析（XRD）22-23
• 2.2.2 示差扫描量热分析（DSC）23
• 2.2.3 透射电子显微镜（TEM）23
• 2.2.4 场发射电子显微镜观察（SEM）23
• 2.3 断裂实验23-24
• 第3章 Al88Ni4Y8非晶复合材料结晶度的测定及比较24-36
• 3.1 引言24-32
• 3.1.1 熔体急冷方法制备Al88Ni4Y8非晶合金复合材料24-29
• 3.1.2 退火法制备Al88Ni4Y8非晶合金复合材料29-32
• 3.2 晶化度的测定及比较32-34
• 3.2.1 引言32
• 3.2.2 结晶度测量方法及结果分析32-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第4章 Al-Ni-Y非晶合金断裂行为的研究及分析36-58
• 4.1 引言36
• 4.2 拉伸实验的断口形貌观察及分析36-38
• 4.3 弯曲断裂的断口形貌观察及分析38-53
• 4.3.1 组织成分与元素含量对断口形貌的影响及分析39-40
• 4.3.2 尺寸效应对断口形貌的影响及分析40-53
• 4.4 断裂机理的分析53-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第5章 结论58-59
• 参考文献59-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

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3 本报记者 倪e

本文编号：255022