渗流铸造法制备Zr基非晶复合材料及其性能研究

发布时间：2020-05-13 18:11

【摘要】：Zr_(41.25)Ti_(13.75)Ni_(10)Cu_(12.5)Be_(22.5)(Vit 1)非晶合金因具有很高的玻璃形成能力及优异的力学性能而受到研究者的不断探索,并被广泛的应用到工程材料和结构材料。作为合金玻璃的一种,Vit 1非晶合金不仅继承了它们的高强度,另外也遗传了它们高韧低塑的缺点。近年研究发现,通过外增颗粒、纤维,或非晶凝固自生增强相等方法是解决非晶合金低塑性能的有效途径。本文通过渗流铸造法将W颗粒或普碳钢球引到Vit 1非晶基体中,分别制备W/Vit 1和普碳钢球/Vit 1非晶复合材料,目的为研究不同外生材料及不同增强相颗粒度大小对Vit 1非晶复合材料塑性变形能力的影响。其中,W/Vit 1非晶复合材料中添加的W颗粒目数分别为24-30目、30-35目和35-42目,普碳钢球/Vit 1非晶复合材料中添加的钢球直径分别为0.6 mm、1 mm、1.5 mm和2 mm。首先采用ProCAST数值模拟软件对两种非晶复合材料在添加不同尺寸外生增强颗粒时的渗流铸造能力进行了模拟分析,并根据分析结果实际制备了两种复合材料试样。然后使用SEM、XRE、DSC对Vit 1非晶基体及W颗粒或普碳钢球与Vit 1非晶基体间的结合界面进行了分析,确保非晶复合材料界面结合良好,非晶基体没有晶化。最后通过对压缩或拉伸应力-应变曲线的分析获得两种增强相对非晶复合材料力学性能的影响规律,并通过断口形貌、剪切带的分布分析增强相的作用机理。实验结果表明两种外生增强相颗粒与Vit 1非晶基体合金的结合良好,且非晶基体没有晶化。W/Vit 1非晶复合材料的抗压强度及压缩塑性均得到提高,其中最大抗压强度为2476 MPa,最大压缩塑性为6.3%,所对应的W颗粒目数分别为30-35目和24-30目。普碳钢球/Vit 1非晶复合材料的压缩塑性及拉伸塑性相比Vit 1非晶合金而言均得到大范围的提高,并随着钢球尺寸的减小而增大。另外,普碳钢球的加入对Vit 1非晶合金的强度起到一定的反作用。试样断口形貌及剪切带的分布说明外生增强相的引入能够抑制非晶基体中剪切带的扩展,同时诱发形成具有多向性的新剪切带,从而提高材料的塑性变形能力。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139.8;TB33

【参考文献】