铜基非晶在过冷液相区的变形行为研究

发布时间：2017-09-14 10:40

  本文关键词：铜基非晶在过冷液相区的变形行为研究

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【摘要】：半个多世纪以来,科学研究者们在材料的超塑性机理、冶金学、力学特性和应用技术等方面开展了广泛的研究。超塑性研究从观察某些金属及合金的超塑性现象开始,进而深入研究其力学性能和变形机理,直到应用研究,已走过了漫长的岁月。在现代科学技术飞速发展的21世纪,超塑性的研究是否还有生命力,超塑性理论研究如何深入、应用前景如何,是超塑性研究者们及其它材料工作者密切关注的问题。本文制备了代表性的铜基非晶,探究其在过冷液相区的变形行为是否具有超塑性,并探究影响超塑性的因素,如变形温度、变形速率。在此基础上,研究第四组元Y对非晶合金力学性能的影响,尤其是对超塑性的影响。取得以下研究结果：通过铜模吸铸法成功制备Cu-Zr-Al非晶,其中Cu45Zr47Al8的综合力学性能、玻璃形成能力较好,样品杂质少,表明该合金成分适合作为研究过冷液相区变形行为研究的样品。对Cu45Zr47Al8和(Cu45Zr47Al8)98Y2的棒材进行XRD检测和金相分析,发现为完全非晶,非晶形成能力均良好,且(Cu45Zr47Al8)98Y2更稳定。进行DSC热分析,发现加入Y元素能有效增宽过冷液相区,但高温下晶化孕育时间短。对Cu45Zr47Al8合金进行高温压缩实验中,温度在Tg与Tx之间时变形起始会发生应力过冲,随后应变会随着应力缓慢增加,并非牛顿流体形变,具有良好超塑性。温度在较高尤其是在480℃与490℃,材料在压缩过程中应力过冲现象不明显,发生均匀的牛顿流体变形,且在极低的应力下发生极大的形变,说明在该温度下,材料具有良好的超塑性。Cu45Zr47Al8合金在低加载速率(5×104s-1和1×10-3s1)的压缩实验中,随加温度增加,试样的应力应变曲线均表现出由弹性变形直接进入稳态变形,甚至应力过冲现象消失,试样均展现出超塑性。在高加载速率(5×10-3s-1和1×10-2s-1)下,脆性断裂的试样并没有展现超塑性,随温度升高试样在变形起始阶段伴随有应力过冲现象的出现,随后表现出稳态变形行为,展现出超塑性。加入Y元素后,(Cu45Zr47Al8)98Y2的超塑性现象基本与Cu45Zr47Al8相似,但(Cu45Zr47Al8)98Y2应力过冲现象出现较早,达到相同形变量所需应力相对较低,超塑性更好。
【关键词】：铜基非晶合金 超塑性 力学性能 高温压缩性能 稀土元素
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 非晶合金的研究现状9-14
• 1.1.1 非晶合金的特性及应用前景9-11
• 1.1.2 非晶合金的研究与应用现状11-12
• 1.1.3 铜基非晶合金的研究背景12-14
• 1.2 非晶合金的成型与加工14-19
• 1.2.1 非晶合金的主要成型与加工方法14-16
• 1.2.2 非晶合金的超塑性16-17
• 1.2.3 超塑性在材料成型与加工中的应用17-19
• 1.3 本文研究目的及主要研究内容19-20
• 2 研究方案及实验方法20-29
• 2.1 研究方案20-22
• 2.1.1 研究对象的选取20-21
• 2.1.2 铜基非晶合金过冷液相区的确定21
• 2.1.3 研究温度对铜基非晶合金在过冷液相区变形行为的影响21
• 2.1.4 研究加载速率对铜基非晶合金在过冷液相区变形行为的影响21-22
• 2.2 实验方法22-29
• 2.2.1 试样的制备22-24
• 2.2.2 试样的组织结构分析24-25
• 2.2.3 铜基非晶合金过冷液相区的测试25-26
• 2.2.4 常温力学性能测试26
• 2.2.5 过冷液相区变形行为测试26-27
• 2.2.6 超塑性判据27-29
• 3 铜基非晶合金的结构、性能与过冷液相区29-37
• 3.1 试样的组织结构与室温力学性能29-33
• 3.1.1 Cu_(92-x)Zr_xAl_8(x=46,47,48,49)的对比XRD分析29-30
• 3.1.2 维氏硬度测试30-31
• 3.1.3 合金压缩性能分析31-32
• 3.1.4 Cu_(45)Zr_(47)A1_8与(Cu_(45)Zr_(47)Al_8)_(98)Y_2的XRD比较分析32-33
• 3.1.5 金相组织33
• 3.2 铜基非晶合金过冷液相区33-36
• 3.2.1 差式扫描量热分析(DSC曲线分析)33-35
• 3.2.2 时间-温度-转变曲线(T-T-T曲线)35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 温度对铜基非晶合金在过冷液相区变形行为的影响37-48
• 4.1 不同温度下应力-应变曲线分析37-41
• 4.1.1 加载速率为5×10~(-4)s~(-1)时Cu_(45)Zr_(47)Al_8不同温度下的热压缩结果分析37-38
• 4.1.2 加载速率为1×10~(-3)s~(-1)时Cu_(45)Zr_(47)Al_8不同温度下的热压缩结果分析38
• 4.1.3 加载速率为5×10~(-3)s~(-1)时Cu_(45)Zr_(47)Al8不同温度下的热压缩结果分析38-39
• 4.1.4 加载速率为1×10~(-2)s~(-1)时Cu_(45)Zr_(47)Al_8不同温度下的热压缩结果分析39
• 4.1.5 Cu_(45)Zr_(47)Al_8和(Cu_(45)Zr_(47)Al_8)_(98)Y_2的压缩曲线对比分析39-41
• 4.2 不同温度变形后试样的组织分析41-46
• 4.2.1 热压后样品的XRD衍射谱41-43
• 4.2.2 透射分析43-46
• 4.3 温度对铜基非晶合金在过冷液相区变形行为的影响规律46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 5 加载速率对铜基非晶合金在过冷液相区变形行为的影响48-57
• 5.1 不同加载速率应力-应变曲线分析48-52
• 5.1.1 Cu_(45)Zr_(47)Al_8同加载速率下的应力应变曲线48-50
• 5.1.2 (Cu_(45)Zr_(47)Al_8)_(98)Y_2同加载速率下的应力应变曲线50-51
• 5.1.3 Cu_(45)Zr_(47)Al_8和(Cu_(45)Zr_(47)Al_8)_(98)Y_2的压缩曲线对比分析51-52
• 5.2 加载速率对变形后试样组织的影响52-55
• 5.2.1 热压后样品的XRD衍射谱52
• 5.2.2 m值的计算52-53
• 5.2.3 合金断口扫描分析53-55
• 5.3 加载速率对铜基非晶合金在过冷液相区变形行为的影响规律55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 结论57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文63-64
• 致谢64-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 沈军;孙剑飞;王刚;黄永江;周彼德;;大块非晶合金过冷液相区的超塑性流变行为[J];材料导报;2004年07期

2 李旭红，刘兴秋，刘庆，，姚枚;温轧态Al─8Mg─0．2Zr合金超塑变形过程中力学行为和微观组织相关性研究[J];材料研究学报;1995年01期

3 沈军,王刚,孙剑飞,陈德民,邢大伟,周彼德;Zr基块体非晶合金在过冷液相区的超塑性流变行为[J];金属学报;2004年05期

4 张玲;詹肇麟;李莉;;Zr基非晶合金力学性能的研究进展[J];热加工工艺;2008年16期

5 孙渊;袁子洲;王剑;张香云;;Al对Cu-Zr-Ti基块体非晶合金力学性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2013年01期

6 王栋;廖广兰;潘杰;彭平;柳林;史铁林;;基于硅模具的Zr基非晶合金微成形工艺研究[J];中国机械工程;2010年02期

本文编号：849559