激光喷丸与退火处理对Zr基块状非晶合金力学性能的影响
发布时间：2021-10-22 16:33
非晶合金是现阶段最有前景的材料之一,具有优于晶态合金、陶瓷、高分子等多种材料的强度、硬度性能。然而,室温下脆性断裂缺陷使其无法体现应用价值。改善块状非晶合金的室温延展性是非常重要的问题。本课题选取了应用广泛的Zr基柱状非晶合金,Zr41.2Ti13.8Cu10Ni12.5Be22.5（vitl）,通过激光喷丸与保温一段时间的退火处理两种技术手段处理块状非晶合金。将经过处理后的柱状非晶合金进行X射线衍射仪（X-ray Diffraction,XRD）检测柱状非晶合金的结晶程度,判断柱状非晶合金经过两种技术手段的处理后是否发生了结晶;差示扫描量热（Differential Scanning Calorimetry,DSC）确立Zr基柱状非晶合金的玻璃转化温度及晶化温度,确定合适的退火温度区间。通过单轴压缩实验,得到压缩应力应变曲线,比较柱状非晶合金的压缩塑性及压缩强度。扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）对Zr基柱状非晶合金的断裂表面形貌进行观察。显微硬度计测试其硬度值。首先研究了 vit1柱状非晶合金的塑性尺寸效应,选取了高径比分别为2:1与...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１大块金属玻璃与晶体金属的杨氏模量与强度性能的对比［２４］??
能仅是１２？３６?ＫＪ／ｍ２％２８］。然而，室温下块状非晶合金在达到屈服点后，会在狭??窄区域内，极少数的剪切带（１０？２０?ｎｍ宽度）基础上产生裂纹，而裂纹一旦出??现将会沿应力方向迅速扩展，发生脆性断裂，不存在加工硬化。如图１．２所示，??锆基非晶合金的塑性变形极小，几乎不发生塑性变形。??〇??乙?２０?ｕｍｒ?Ｉ??（＇ｕｍｐｉＴ＼ｓｈｒ?ｖｔｒａａｉ?一??＿＿??１?ｅｎｓｉｌｅ?ｓｔｒａｉｎ??图１．２锆基非晶合金变形特点ＰＩ??（ａ）压缩应力一应变曲线（ｂ）压缩断口形貌特征（ｃ）拉伸应力一应变曲线（ｄ）拉伸??断口形貌特征??１．２．４非晶合金的变形行为??非晶态合金在低温下的变形是不均匀的，在狭窄的区域中形成一个高度集中??的剪切带，它在单一方向上延伸，并且在剪切带的方向上发生脆性断裂。高温时??塑性变形均匀，当温度持续升高的时候，非晶合金逐渐呈现玻璃的状态，表现出??粘性流动。在过冷液相区，表现出超塑性。??非晶合金与传统晶体的区别在于，非晶合金内部的原子排列不存在规律性。??为了方便对非晶合金的研究，人们设想出多种非晶合金内部原子排列的模型。无??规密堆硬球模型是其中的一种
而在外部应力下，跃迁方向则倾向于应力方向。外部应力足够大，ＪＧｍ大于??原子跃迁所需要的能量时，原子便会被挤到相邻的空位中，在初始位置形成新的??空位，自由体积重新分布，如图１．３。同时，结构驰豫会使原子获得激活能，得??到重新排列的机会，造成自由体积的湮灭，两个行为协同作用，决定最终自由体??积的排布。??（ａ）?—１￣？?（ｂ）?－Ｊ—＾??響８靜??Ｇｔ?：?；?ＧＡ?；；??１?ＡＧ?ｍ?１?Ｆｌｏｗ?＊?ＡＧ?ｍ?Ｉ??ａｇ?’＼ｇ?ｉＶｔ＼?！ｆ??Ａ６＝ｆ／？＂：￣＼?？?ＡＧＷ－?ＡＧ／２?▼?＼?，?ＡＧ＇ＡＧ／２??：—＜?Ｉｄ二?＇Ｇ＾?Ｔ?Ｄｉｓ，３Ｌ??图１．３非晶合金流变中自由体积模型［３２］??（ａ）单个原子跃迁过程（ｂ）自由体积生成过程??自由体积理论从微观原子结构的角度解释了非晶合金的变形机制，幵启了后??续对非晶合金塑性变形及各项力学性能的研究。在这之后，Ａｒｇｏｎ改进了?Ｓｐａｅｐｅｎ??的自由体积理论提出了非晶合金发生塑性变形，当承受足够大的应力时，团簇原??子共同发生跃迁，而非单个原子［３３１。Ａｎａｎｄ和Ｓｕ等人也在Ｓｐａｅｐｅｉｉ的自由体积??理论基础上发展了自由体积与材料参数的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基非晶合金耐腐蚀性能研究进展[J]. 马海健. 潍坊学院学报. 2012(02)
[2]真空去应力退火对TC18钛合金残余应力及组织性能的影响[J]. 张尧武,曾卫东,史春玲,康超,彭雯雯. 中国有色金属学报. 2011(11)
[3]激光熔覆Ni60Zr20Nb15Al5非晶合金涂层组织及性能研究[J]. 李刚,贾孟东,况军,刘丽,侯俊英. 腐蚀科学与防护技术. 2011(01)
[4]铁基大块非晶合金的发展现状[J]. 魏丹丹,陈庆军,高霁雯,周贤良,艾云龙. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[5]非晶钢研究进展[J]. 毛杰,杨元政,赖江凌,谢致薇. 材料科学与工艺. 2008(05)
[6]激光斜冲实验与理论研究[J]. 张永康,张雷洪,周建忠,冯爱新,张凌峰,葛涛,任旭东. 中国激光. 2005(10)
博士论文
[1]激光冲击处理工艺过程数值建模与冲击效应研究[D]. 胡永祥.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5大块非晶基复合材料组织、性能及热稳定性研究[D]. 叶治淘.南京理工大学 2007
本文编号：3451475
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１大块金属玻璃与晶体金属的杨氏模量与强度性能的对比［２４］??
能仅是１２？３６?ＫＪ／ｍ２％２８］。然而，室温下块状非晶合金在达到屈服点后，会在狭??窄区域内，极少数的剪切带（１０？２０?ｎｍ宽度）基础上产生裂纹，而裂纹一旦出??现将会沿应力方向迅速扩展，发生脆性断裂，不存在加工硬化。如图１．２所示，??锆基非晶合金的塑性变形极小，几乎不发生塑性变形。??〇??乙?２０?ｕｍｒ?Ｉ??（＇ｕｍｐｉＴ＼ｓｈｒ?ｖｔｒａａｉ?一??＿＿??１?ｅｎｓｉｌｅ?ｓｔｒａｉｎ??图１．２锆基非晶合金变形特点ＰＩ??（ａ）压缩应力一应变曲线（ｂ）压缩断口形貌特征（ｃ）拉伸应力一应变曲线（ｄ）拉伸??断口形貌特征??１．２．４非晶合金的变形行为??非晶态合金在低温下的变形是不均匀的，在狭窄的区域中形成一个高度集中??的剪切带，它在单一方向上延伸，并且在剪切带的方向上发生脆性断裂。高温时??塑性变形均匀，当温度持续升高的时候，非晶合金逐渐呈现玻璃的状态，表现出??粘性流动。在过冷液相区，表现出超塑性。??非晶合金与传统晶体的区别在于，非晶合金内部的原子排列不存在规律性。??为了方便对非晶合金的研究，人们设想出多种非晶合金内部原子排列的模型。无??规密堆硬球模型是其中的一种
而在外部应力下，跃迁方向则倾向于应力方向。外部应力足够大，ＪＧｍ大于??原子跃迁所需要的能量时，原子便会被挤到相邻的空位中，在初始位置形成新的??空位，自由体积重新分布，如图１．３。同时，结构驰豫会使原子获得激活能，得??到重新排列的机会，造成自由体积的湮灭，两个行为协同作用，决定最终自由体??积的排布。??（ａ）?—１￣？?（ｂ）?－Ｊ—＾??響８靜??Ｇｔ?：?；?ＧＡ?；；??１?ＡＧ?ｍ?１?Ｆｌｏｗ?＊?ＡＧ?ｍ?Ｉ??ａｇ?’＼ｇ?ｉＶｔ＼?！ｆ??Ａ６＝ｆ／？＂：￣＼?？?ＡＧＷ－?ＡＧ／２?▼?＼?，?ＡＧ＇ＡＧ／２??：—＜?Ｉｄ二?＇Ｇ＾?Ｔ?Ｄｉｓ，３Ｌ??图１．３非晶合金流变中自由体积模型［３２］??（ａ）单个原子跃迁过程（ｂ）自由体积生成过程??自由体积理论从微观原子结构的角度解释了非晶合金的变形机制，幵启了后??续对非晶合金塑性变形及各项力学性能的研究。在这之后，Ａｒｇｏｎ改进了?Ｓｐａｅｐｅｎ??的自由体积理论提出了非晶合金发生塑性变形，当承受足够大的应力时，团簇原??子共同发生跃迁，而非单个原子［３３１。Ａｎａｎｄ和Ｓｕ等人也在Ｓｐａｅｐｅｉｉ的自由体积??理论基础上发展了自由体积与材料参数的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基非晶合金耐腐蚀性能研究进展[J]. 马海健. 潍坊学院学报. 2012(02)
[2]真空去应力退火对TC18钛合金残余应力及组织性能的影响[J]. 张尧武,曾卫东,史春玲,康超,彭雯雯. 中国有色金属学报. 2011(11)
[3]激光熔覆Ni60Zr20Nb15Al5非晶合金涂层组织及性能研究[J]. 李刚,贾孟东,况军,刘丽,侯俊英. 腐蚀科学与防护技术. 2011(01)
[4]铁基大块非晶合金的发展现状[J]. 魏丹丹,陈庆军,高霁雯,周贤良,艾云龙. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[5]非晶钢研究进展[J]. 毛杰,杨元政,赖江凌,谢致薇. 材料科学与工艺. 2008(05)
[6]激光斜冲实验与理论研究[J]. 张永康,张雷洪,周建忠,冯爱新,张凌峰,葛涛,任旭东. 中国激光. 2005(10)
博士论文
[1]激光冲击处理工艺过程数值建模与冲击效应研究[D]. 胡永祥.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5大块非晶基复合材料组织、性能及热稳定性研究[D]. 叶治淘.南京理工大学 2007
本文编号：3451475
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