合金元素和后处理对镍基非晶组织及性能影响研究

发布时间：2020-10-27 07:23

　　 镍基非晶合金因其具有较高的热稳定性,良好的力学性能,优异的耐腐蚀性而备受关注。进一步提高其热稳定性、非晶形成能力以及性能是近年研究的热点之一。本文以Ni60Nb15Zr15Ti10非晶合金为基础,研究Sn、Al、Co、Ta、Er的微量添加对镍基非晶合金玻璃形成能力,热稳定性以及力学性能的影响。在此基础上,研究等温退火处理,深冷处理以及球磨处理对Ni60Nb15Zr15Ti10和(Ni60Nb15Zr15Ti10)98Co2非晶合金结构、热力学性能以及力学性能的影响。研究结果表明:在Ni60Nb15Zr15Ti10非晶合金中添加2at.%的Sn、Co元素使Trg、γ、ATx、KH增大,提高了非晶形成能力及热稳定性。其中Co元素的添加使非晶合金的ATx达64K;合金元素含量增至4at.%时,含Al、Co元素的非晶合金的Trg、γ增大,说明非晶形成能力提高,而其他合金体系非晶形成能力下降。微量元素的添加能有效提高非晶合金力学性能。添加Sn、Co、Er元素提高了非晶合金的显微硬度;Co的添加使非晶条带的抗拉强度达最大;微型杯突实验能有效表征非晶条带的塑性,非晶条带塑性按从大到小排序为:(Ni60Nb15Zr15Ti10)98A12(Ni60Nb 1 5Zr 1 5Ti 1 0)98CO2Ni60Nb 1 5Zr1 5Ti 1 0(Ni60Nb 1 5Zr 1 5Ti 10)98Ta2。非晶合金在低于Tg的温度下等温退火,Ni60Nb15Zr15Ti10)非晶合金随退火时间的增加Tg、Tx减小,但ATx增大。(Ni60Nb15Zr15Ti10)98CO2非晶合金退火后的Tx减小、Tg增大、使ΔTx减小;在Tg以上10K左右等温退火,两种非晶合金的热稳定性显著下降,退火60min非晶条带可能出现了纳米晶导致晶化焓明显减小;非晶条带随低温弛豫退火时间的延长,最大载荷和塑性显著下降。经深冷处理后,Ni60Nb15Zr15Ti10和(Ni60Nb15Zr15Ti10)98CO2 非晶合金的 ATx、ΔHx 先增大后减小;微型杯突实验结果表明,深冷处理提高了非晶的塑性,但达峰值后塑性降低。球磨处理能提高非晶过冷液相区宽度。Ni60Nb15Zr15Ti10)非晶条带球磨2h后ΔTx由56K增至71K。(Ni60Nb15Zr15Ti10)98C02非晶条带球磨4h后ATx由64K增至93K。但继续球磨 Ni60Nb15Zr15Ti10 和(Ni60Nb15Zr15Ti10))98Co2 非晶条带分别出现 Ni10Zr7 和 NiTi 析出相。自由体积也随球磨时间的增加先增后减,间接反映了剪切带密度先增加后减少。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG139.8;TG156
【部分图文】：

和方法同薄钢板杯突试验颇为相似，都是在外力作用下，钢球或球状冲头对夹紧于规定??压模中的薄试样施加一定压力，薄试样发生弯曲变形、形成杯突、环状颈缩继而产生破??裂这一系列过程。微型杯突试验的试验装置如图２．１所示。该装置的关键部分是微型薄??片试样周边被压紧而中心区域加载。整个装置由凸模、凹模、夹紧装置、钢球、压杆等??组成。为了使试样在变形时不受到凹模内壁摩擦力的影响，凹模的内径应大于凸模的内??径和两倍试样的厚度之和。在试验机上通过小压杆以一定的速度对薄试样进行加载直至??破裂，记录载荷－挠度曲线来分析材料的各项力学性能参数。??微型杯突实验己在复合材料、合金钢和无机材料的塑性、初性、断裂强度等方面的??表征取得一定进展。而非晶合金在常规的室温拉伸，压缩试验方法不易体现出塑性。微??型杯突实验正好弥补上述不利之处。同时，小尺寸薄试样也有利于降低实验成本。??本实验模具主要尺寸根据文献［９５］选定。其中，钢球直径为３ｍｍ，凸模内径为３．１ｍｍ??凹模内径为４ｍｍ。选用的试样为６＞＜６＞＜〇．〇８ｍｍ的镜基非晶条带，加载速率为０．２ｍｍ／ｍｉｎ。??｜?Ｌｏａｄ??ＰＩ??Ｐｕｎｃｈｅｒ??图２．１微型杯突实验装置图??Ｆｉｇ．２．１?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｍａｌｌ?ｐｕｎｃｈ?ｔｅｓｔ

图３．１镍基非晶的（ａ）母合金锭和（ｂ）宽度为６ｍｍ的条带样品的外观形貌??Ｆｉｇ．３．１?Ｔｈｅ?ｏｕｔｅｒ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｎｉ－ｂａｓｅｄ?ａｌｌｏｙｓ?（ａ）?ｉｎｇｏｔ?ａｎｄ?（ｂ）?ｒｉｂｂｏｎ?ｗｉｔｈ?６ｍｍ?ｗｉｄｅ．??图３．１?（ａ）为采用电弧熔炼制备的镍基非晶合金铸锭，（ｂ）为母合金锭经单辊旋??淬法制备得到的厚度为８０Ｍｍ，宽度为６ｍｍ的非晶条带。从图中可以看出，镍基非晶??的母合金铸锭和条带均呈现金属光泽，说明在制备过程中未发生氧化。??１７??

图３？２为Ｎｉ６ｏＮｂ１５Ｚｒｌ５ＴｉＩＯ和（Ｎｉ６０Ｎｂｌ５Ｚｒ?
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本文编号：2858243