Zr基大块非晶合金在过冷液相区的超塑性变形研究

发布时间：2020-08-14 12:25

【摘要】：Zr基非晶合金具有高强度、高硬度、高弹性极限以及抗腐蚀耐磨损等优异性能,但是它在常温下塑性较差并且难以成形加工,这成为阻碍其作为结构材料应用的一个瓶颈。Zr基非晶合金虽然室温塑性较差,但其在过冷液相区具有良好的超塑性变形能力。基于这个特性,本文通过变形温度和应变速率两个主要影响超塑性变形的重要因素,研究了Zr_(42.1)Ti_(12.9)Cu_(11.5)Ni_(10.2)Be_(23.3)(Vit1)和Zr_(30.2)Ti_(32.9)2.9 Cu_9Ni_(5.3)Be_(22.6)(ZT3)非晶合金在各自过冷液相区的超塑性变形行为,并对变形后的非晶合金进行了XRD、SEM、宏观断裂、微观形貌、力学性能和晶化机理的分析研究。实验表明,Vit1和ZT3两种非晶合金在过冷液相区内可以进行效果优异的超塑性变形,只要施加较小的压力就足以获得明显的变形。通过DSC分别确定Vit1和ZT3玻璃转变温度区间为365-417℃和338-382℃,再通过等温晶化实验确定大致的晶化所需时间,从而进一步确定超塑性变形过程所需的温度区间和测试时长。恰当的应变速率为5×10~-44 s~(-1)-1×10~-22 s~(-1),应变速率太快就会引发试样断裂,反之因为加热时间过长,试样容易晶化。两种非晶合金在过冷液相区内的超塑形变形行为与变形温度和应变速率有很大的因果关系。高温和低应变速率时,非晶合金为牛顿流变,最大应力值和流变应力都比较低,反之,非晶合金由牛顿流变向非牛顿流变转变,最大应力值和流变应力都比较高。通过Vit1和ZT3在有差异的变形温度和应变速率条件下的测试获得:(1)在恒定应变速率不同温度下的超塑性变形,随着变形温度的升高,非晶合金的最大应力值和流变应力相应降低。(2)在恒定温度不同应变速率下的超塑性变形,随着应变速率的降低,非晶合金的最大应力值和流变应力相应降低。通过XRD对经历不同变形过程的非晶合金进行了探讨:超塑性成形后的样品大致上仍为非晶结构,晶化现象不明显。超塑性变形后的试样硬度值升高,与合金晶化有关。与Vit1相比,ZT3有少量晶化现象,在超塑性实验中,ZT3试样发生了多次断裂现象,而且通过后期硬度测试时也能发现超塑性变形后ZT3样品明显比Vit1样品脆性更高,更易断裂。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139.8
【图文】：

基非晶合金进行了重新实验，凭借用铜代替镍的手段制备得到了合金[24, 25]，也是现阶段为止玻璃形成能力最突出的非晶合金。2n 带领团队[26]凭借原位内生的手段获得了一种性能优异的 Zr 基非将这种非晶合金的塑形提高了很多，对于攻克非晶合金的的室温一大步。国内也对非晶合金进行了非常多的探索和研究，哈工大的沈军带发将 Fe 基非晶的棒材尺寸增加到 16 mm[27]。Ma 通过实验得到了晶棒材尺寸能达到 25 mm[28]。2010 年，中科院金属所张海峰教授有很强非晶形成能力的 Zr 基非晶合金[29]，非晶棒材尺寸能达到 5ZT3，一方面大大缩短了国内非晶发展同世界非晶发展的距离，更晶合金在工程上的实际应用的推进。乔君威带领团队在非晶复合的研究并对其变形机理进行了分析，为非晶复合材料的发展做出 1-1 是各种大块非晶合金体系的临界铸造厚度与其发现年份的关系

第 2 章 实验方法于一定的载荷下进行变形，并控制加载速度，从而得到应力-应变曲线过浇铸手段得到所需的 3 非晶棒，并通过线切割获得本实验需要的长 的压缩试样，具体为长 6 mm，直径为 3 mm，用固定卡具将试样固定用砂纸进行打磨处理，将两头的线切割痕迹以及氧化层处理掉并进行理，打磨过程中要控制好力度，保证圆柱体两边平行。制好试样后利和计算机测试软件，得到相关的应力-应变曲线。为了提高实验结果的性以及可重复性，每一个组分的合金选择 3 个样品进行重复测试。

第 3 章 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5和 Zr30.2Ti32.9Cu9Ni5.3Be22.6的热物性参数和常温压缩实验第3章 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5和Zr30.2Ti32.9Cu9Ni5.3Be22的热物性参数和常温压缩实验3.1 非晶合金的塑性变形不同类型塑性变形是不可逆的和跟随时间变化的，非晶合金的塑性变形可以分为均匀变形和非均匀变形。如图 3-1 所示，非均匀变形往往会发生在应变速率比较高的时候和低于玻璃转变点的温度区间里。变形过程里生成的宽度达到 20 至 30 nm 剪切带会导致晶化现象的出现[72]以及出现熔融现象[73]。对于非晶合金在过冷液相区的超塑性变形，很多学者都提出了不同的研究结论，现在还没有取得统一的观点。

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本文编号：2793028