Zr-Cu-Ni-Al-Nb（Ti）块体非晶合金成分对力学性能的影响研究
发布时间：2021-01-07 02:27
Zr基非晶合金体系拥有较大的玻璃形成能力和较宽的过冷液相区,可以用简单的设备制备出质量较好的大块体非晶合金,同时还拥有一系列优异的力学性能,如高的强度硬度、高的弹性极限等,是目前所有非晶合金体系中最有希望应用于工程结构材料。但作为工程结构材料其玻璃形成能力仍然有限,且室温塑性差,这两个因素极大的限制其工程应用。本文致力于对合金成分进行微调和对其进行微合金化来提高非晶合金的玻璃形成能力及室温塑性,同时探索合金成分微调和微合金化对其综合力学性能的影响。本论文通过铜模喷铸法制备出圆柱状、片状和板条状等样品,利用切割机将其加工成测试所需要样品形状,采用X射线衍射仪（XRD）和双球差透射电镜（TEM）表征样品的晶体结构,利用高温差式扫描量热仪（DSC）分析样品的热学参数,使用万能材料试验机、纳米压痕仪等仪器设备测试样品的拉伸、压缩、三点弯曲、弹性模量、硬度等力学性能,并对其结果和形成机理进行分析研究。通过对ZrCuNiAlNb体系非晶合金中Cu元素进行成分微调,结果表明,在研究范围内随着Cu元素含量的增加,ZrCuNiAlNb非晶合金的玻璃形成能力、屈服强度、压缩强度、压缩塑性和缺口韧性均先增大...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一般晶态金属材料与非晶态金属材料的原子结构区别非晶合金从发现到今天只有短短100年左右的历史，发展历程大致可以分为三个阶
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)块体非晶合金成分对力学性能的影响研究8表1-2非晶合金的特性及应用展望基本特征应用领域基本特征应用领域高强度高性能结构材料高黏滞流动性复写材料高硬度模具材料高弯曲比连接材料高断裂韧性复合材料优良软磁性软磁材料高生物相容性生物医用材料高频磁导率光学精密材料高疲劳强度工具材料高磁致伸缩高磁致伸缩材料高弹性能体育用品高效电极（氯气）电极材料高抗腐蚀性耐腐蚀材料高储氢性储氢材料高耐磨性切削材料图1-2非晶合金在精密机械、信息通讯、航天航空器件、国防工业等方面的应用1.5.1体育用品块体非晶合金在体育器械方面拥有广阔的应用前景，它所能提供的高性能主要表现在以下几个方面：强度是其他材料的3倍，抗永久变形能力比普通金属高2-3倍，硬度约是不锈钢和钛的2倍，弹性是超级金属的3-4倍，密度介于钛和钢之间，优异的固有
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)块体非晶合金成分对力学性能的影响研究14表2-2制备合金所使用原材料的名称、规格、纯度及生产厂家原材料名称规格纯度生产厂家锆(Zr)棒状99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司铜(Cu)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司镍(Ni)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司铝(Al)块状99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司铌(Nb)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司钛(Ti)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司2.3母合金熔炼及块体非晶合金样品制备2.3.1母合金的熔炼本文研究选择两个Zr基非晶合金体系共9个成分，分别为Zr(56-x)Cu(7.5+x)Ni17.5Al15Nb4(x=0,2,4,6,8)和Zr(53.5-x)NbxCu24Ni9.5Al7Ti6(x=0,1.5,3,4.5)。首先把纯度为99.99wt%的金属原料分别用乙醇在超声波清洗机中清洗半个小时，去除纯金属表面在生产过程中吸附的油脂和灰尘等污染物，清洗完毕取出晾干备用。用称量计算软件将体系中各组元间原子百分比换算成质量百分比，再用高精度电子分析天平称取相应质量的原材料，为了确保所熔炼出的母合金是成分配比准确，每次称量时精确到0.001g，单个母合金质量约在30g左右。图2-1(a)母合金配料，(b)熔炼后的母合金如上图2-1(a)所示，将配好的原材料放在真空电弧熔炼炉内的水冷铜盘中，关好炉体后先打开机械泵将炉内空气抽出，关闭机械泵，充入高纯氩气进行洗气，再打开机械
本文编号：2961717
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一般晶态金属材料与非晶态金属材料的原子结构区别非晶合金从发现到今天只有短短100年左右的历史，发展历程大致可以分为三个阶
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)块体非晶合金成分对力学性能的影响研究8表1-2非晶合金的特性及应用展望基本特征应用领域基本特征应用领域高强度高性能结构材料高黏滞流动性复写材料高硬度模具材料高弯曲比连接材料高断裂韧性复合材料优良软磁性软磁材料高生物相容性生物医用材料高频磁导率光学精密材料高疲劳强度工具材料高磁致伸缩高磁致伸缩材料高弹性能体育用品高效电极（氯气）电极材料高抗腐蚀性耐腐蚀材料高储氢性储氢材料高耐磨性切削材料图1-2非晶合金在精密机械、信息通讯、航天航空器件、国防工业等方面的应用1.5.1体育用品块体非晶合金在体育器械方面拥有广阔的应用前景，它所能提供的高性能主要表现在以下几个方面：强度是其他材料的3倍，抗永久变形能力比普通金属高2-3倍，硬度约是不锈钢和钛的2倍，弹性是超级金属的3-4倍，密度介于钛和钢之间，优异的固有
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)块体非晶合金成分对力学性能的影响研究14表2-2制备合金所使用原材料的名称、规格、纯度及生产厂家原材料名称规格纯度生产厂家锆(Zr)棒状99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司铜(Cu)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司镍(Ni)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司铝(Al)块状99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司铌(Nb)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司钛(Ti)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司2.3母合金熔炼及块体非晶合金样品制备2.3.1母合金的熔炼本文研究选择两个Zr基非晶合金体系共9个成分，分别为Zr(56-x)Cu(7.5+x)Ni17.5Al15Nb4(x=0,2,4,6,8)和Zr(53.5-x)NbxCu24Ni9.5Al7Ti6(x=0,1.5,3,4.5)。首先把纯度为99.99wt%的金属原料分别用乙醇在超声波清洗机中清洗半个小时，去除纯金属表面在生产过程中吸附的油脂和灰尘等污染物，清洗完毕取出晾干备用。用称量计算软件将体系中各组元间原子百分比换算成质量百分比，再用高精度电子分析天平称取相应质量的原材料，为了确保所熔炼出的母合金是成分配比准确，每次称量时精确到0.001g，单个母合金质量约在30g左右。图2-1(a)母合金配料，(b)熔炼后的母合金如上图2-1(a)所示，将配好的原材料放在真空电弧熔炼炉内的水冷铜盘中，关好炉体后先打开机械泵将炉内空气抽出，关闭机械泵，充入高纯氩气进行洗气，再打开机械
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