Ni基非晶合金纤维的熔体抽拉工艺与性能研究

发布时间：2017-10-15 12:42

  本文关键词：Ni基非晶合金纤维的熔体抽拉工艺与性能研究

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【摘要】：非晶合金由于内部不含位错、层错等结构缺陷,因而具有良好的力学性能和耐腐蚀能力。熔体抽拉作为生产低维非晶材料的近净成形技术之一,具有适用性广、冷却速率高等特点,可以满足多种非晶态金属纤维及薄带生产。本文以Ni_(59)Zr_(20)Ti_(16)Si_3Co_2合金为实验原料,通过单因素不变法和正交实验法,研究了熔体抽拉过程中辊轮转速、熔体进给速度等工艺参数对所制备纤维形貌、结构及性能的影响。并结合非晶结构及合金体系的自身特点,对所制备的纤维进行了室温拉伸实验和耐腐蚀实验。单因素不变法实验结果表明:熔体的冷却速度与辊轮转速呈线性关系,辊轮转速越快,熔体的冷却速度越高,纤维非晶化程度越大;辊轮转速与熔体进给速度的契合程度影响纤维的宏观形貌,均匀的宏观形貌是纤维具有优异力学性能的前提。正交实验结果表明:纤维长度主要受熔体进给速度影响,纤维拉伸强度与熔炼时间有关,而纤维截面圆整度主要由熔体温度控制。通过对正交实验结果的极差分析得到了针对不同性能指标的最优制备工艺。拉伸试验结果表明:辊轮线速度不同,所制备的纤维拉伸强度及塑形有显著差异。当辊轮线速度大于20m/s时,纤维拉伸强度较高,断裂机理为脆性断裂;当辊轮线速度小于20m/s时,在低应变速率下,纤维表现出更好的拉伸塑性,且随着应变速率的降低,纤维的拉伸强度不同程度减小。纤维耐腐蚀和浸泡试验表明:Ni基非晶合金纤维在酸及盐溶液中均表现出较好的耐腐蚀性,极化曲线测试结果表明,纤维在浓硫酸溶液中的耐腐蚀性随纤维直径的降低而逐渐增大。
【关键词】：熔体抽拉 非晶合金 Ni基纤维 拉伸性能 腐蚀行为
【学位授予单位】：北方民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8;TQ343
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 非晶合金的发展概况10-11
• 1.3 非晶合金纤维的制备方法11-19
• 1.3.1 内圆水纺技术11-12
• 1.3.2 玻璃包覆技术12-13
• 1.3.3 熔体抽拉技术发展概况13-14
• 1.3.4 熔体抽拉技术工艺过程14-17
• 1.3.5 熔体抽拉理论模型17-19
• 1.4 微尺度非晶合金简述19-21
• 1.4.1 非晶合金纤维的力学性能19-20
• 1.4.2 微尺度非晶合金的应用20-21
• 1.5 微尺度Ni基非晶合金的研究进展21-22
• 1.6 选题意义及主要研究内容22
• 1.7 本章小结22-23
• 第二章 纤维的制备及分析方法23-30
• 2.1 实验原料23
• 2.2 合金熔炼23-24
• 2.3 熔体抽拉设备简介24-26
• 2.4 熔潭形貌确定26-27
• 2.5 分析测试研究方法27-29
• 2.5.1 X-射线衍射分析（XRD）27
• 2.5.2 扫描电子显微镜观察(SEM)27
• 2.5.3 金相观察与尺寸测量27
• 2.5.4 透射电子显微镜分析（TEM）27
• 2.5.5 热分析（DSC）27-28
• 2.5.6 浸泡试验28
• 2.5.7 耐腐蚀性测试28
• 2.5.8 拉伸性能测试28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 Ni基非晶合金纤维的熔体抽拉工艺研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 辊轮线速度的影响30-36
• 3.2.1 辊轮线速度对单位长度纤维质量的影响30-32
• 3.2.2 辊轮线速度对纤维尺寸的影响32
• 3.2.3 辊轮线速度对纤维拉伸强度的影响32-34
• 3.2.4 辊轮线速度对纤维表面形貌的影响34
• 3.2.5 辊轮线速度对纤维内部组织结构的影响34-36
• 3.3 熔体进给速度的影响36-38
• 3.3.1 熔体进给速度对纤维长度的影响36-37
• 3.3.2 熔体进给速度对纤维尺寸的影响37-38
• 3.4 正交试验与工艺优化38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 Ni基非晶合金纤维的拉伸性能与腐蚀行为研究42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 Ni基非晶纤维的静态拉伸行为研究42-50
• 4.2.1 Ni基非晶合金纤维的脆性断裂42-44
• 4.2.2 Ni基非晶合金纤维的相分离现象44-47
• 4.2.3 Ni基非晶合金纤维的剪切带47-48
• 4.2.4 应变速率对纤维拉伸行为的影响48-50
• 4.3 Ni基非晶合金纤维的腐蚀行为研究50-52
• 4.3.1 Ni-Zr-Ti基非晶合金纤维的浸泡腐蚀50-51
• 4.3.2 Ni基非晶合金纤维在浓硫酸溶液中的极化曲线测试51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 结论54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士期间发表的学术论文60-61
• 致谢61-62
• 个人简介62

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本文编号：1037194