Cu基Cu-Zr-Al非晶合金超塑性变形工艺及性能研究

发布时间：2020-07-04 17:38

【摘要】：非晶合金是由合金熔体快速冷却,在极短时间内凝固避免发生结晶而形成的兼有金属和玻璃特性的新型材料。其内部呈现长程无序短程有序的特殊原子排列,该独特结构使其具备较传统晶态合金更优异的机械性能以及物理、化学性能。例如超高强度、硬度、大弹性极限、低弹性模量、出色的耐腐蚀性以及耐磨性等,且这些性能均不存在方向性,使非晶合金在精密机械、航空航天、武器制造以及生物医学材料等方面均具有良好的应用前景。但同时这些优良性能也使非晶合金成形加工非常困难,严重阻碍其在工程领域的大规模应用。通过利用非晶合金在过冷液相区间内具备优良变形能力的特征,对其设计适当的变形工艺,可以使其发生超塑性变形,实现精密成形,能够完美解决非晶合金机械加工困难的问题。Cu基非晶合金较其他已被开发出的非晶合金体系,具有更低的生产成本和较宽的过冷液相区间(即可加工温度范围较大),还具有优异的机械性能以及较大的临界尺寸,具有更高的商业应用价值。本文利用铜模铸造法制备了φ3mm~12mm等不同直径的Cu_(47)Zr_(45)Al_8、(Cu_(47)Zr_(45)Al_8)_(98.5)Y_(1.5)和Cu_(45)Zr_(43)Al_4Ag_8非晶合金棒材,并对其热物性参数和结构性能进行了测定。随后分别研究了变形温度、压力和时间等工艺参数对Cu_(47)Zr_(45)Al_8和(Cu_(47)Zr_(45)Al_8)_(98.5)Y_(1.5)块体非晶合金在其过冷液相区内超塑性变形行为以及变形后热压样品性能的影响规律,通过对比分析确立适合Cu基Cu-Zr-Al非晶合金的超塑性变形工艺。并利用此工艺对具有较高密度的Cu_(45)Zr_(43)Al_4Ag_8块体非晶合金进行超塑性变形,制备非晶合金锥形罩。主要得出以下结论:在Cu基Cu-Zr-Al块体非晶合金的过冷液相区内,其他条件相同的情况下,升高变形温度或者增大变形应力,试样的应变速率将会显著提高,但同时也会促使热压样品出现晶化现象,导致样品硬度上升,且样品晶化越严重,硬度值增加越多。在其过冷液相区的中高部变形温度下降低变形应力,可有效减小非晶热压样品的晶化程度。Cu基Cu-Zr-Al块体非晶合金在其过冷液相区间内高于T_g温度20℃以内的较低温度进行超塑性变形时,非晶样品较为稳定不易晶化,可选用较大变形应力以提高变形速率;在其过冷液相区内的中部温度附近进行超塑性变形时,变形速率较快,但较易产生晶化,可以选用较小的变形应力以避免热压样品产生晶化;在其过冷液相区间的较高温度变形时,虽然变形速率快,但样品很短时间内就会发生晶化,不建议采用。即Cu基Cu-Zr-Al块体非晶合金的最佳变形工艺为:过冷液相区内低变形温度、大变形应力;中部变形温度、小变形应力。在470℃对Cu_(45)Zr_(43)Al_4Ag_8非晶试样施加200~400MPa变形应力可制备表面质量优良,具有非晶合金独特光泽性,并且不存在裂纹、气孔及褶皱叠层等缺陷的非晶合金锥形罩。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139.8

【参考文献】

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1 龙卧云;卢安贤;;块体非晶合金的应用研究进展[J];材料导报;2009年19期

2 张志;孙楠;许泽兵;;非晶合金发展及制备[J];科技信息(科学教研);2007年26期

3 王秀英;陈莹;张宁玉;赵丽萍;庞岩涛;王文魁;;压力对Zr_(46.75)Ti_(8.25)Cu_(7.5)Ni_(10)Be_(27.5)大块非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响[J];物理学报;2007年07期

4 丁桦,张凯锋;材料超塑性研究的现状与发展[J];中国有色金属学报;2004年07期

本文编号：2741380