预形变对块体金属玻璃微观结构及性能的影响

发布时间：2017-09-30 21:21

  本文关键词：预形变对块体金属玻璃微观结构及性能的影响

  更多相关文章： 金属玻璃 预压 退火 热稳定性 耐蚀性能 力学性能

【摘要】：本课题以RE65Co25Al10(RE=Ce,La,Pr,Sm,Gd)和Cu47.5Zr47.5Al5金属玻璃为研究对象,通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、电化学工作站、MTS万能试验机、显微硬度计、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等测试手段研究了预压处理对金属玻璃微观组织及性能的影响,并探讨预压和退火两种不同晶化机制对Cu基块体金属玻璃微观组织及性能影响的相关性。本试验的主要研究结果和讨论如下:(1)预压处理对金属玻璃微观组织及性能的影响:通过分析XRD和DSC的试验结果,发现预压样品基本保持非晶态结构不变,但能够明显影响金属玻璃的微观组织。只有在较高预压应力条件下,450 MPa RE65Co25Al10和1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃发生明显的晶化行为,预压诱导纳米晶从玻璃基体中析出,形成金属玻璃复合材料。此外,预压处理能够在一定程度上提高金属玻璃的热稳定性。8 kN预压处理下的RE65Co25Al10薄带样品表现出较高的热稳定性,同时350 MPa RE65Co25Al10金属玻璃和1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5金属玻璃复合材料表现出显著提高的热稳定性。力学性能的测试结果表明,预压处理能够明显提高RE65Co25Al10块体金属玻璃的压缩断裂强度和显微硬度,450 MPa RE65Co25Al10和1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃复合材料表现出最高的压缩断裂强度和显微硬度。同时,预压处理后Cu47.5Zr47.5Al5样品的应力-应变曲线都出现了类似“锯齿”的流变现象,表现出一定的塑性。说明预压处理诱导纳米晶的析出能有效改善块体金属玻璃的压缩力学性能。电化学腐蚀的测试结果表明,预压处理可以明显提高金属玻璃的海水耐蚀性。16 kN预压处理RE65Co25Al10薄带样品体现了较优异的海水耐蚀性,这和结构弛豫的发生以及中程有序结构的转变有关。另外,该预压样品还体现了较强的耐点蚀性能。250 MPa RE65Co25Al10块体金属玻璃也表现出优异的海水耐蚀性,而由于析出纳米晶的不均匀分布,使得450 MPa RE65Co25Al10块体金属玻璃复合材料表现出较差的海水耐蚀性。而由于较低的自由体积含量和析出的CuZr(B2)相纳米晶的均匀分布,1415 MPa Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃复合材料则表现出非常优异的海水耐蚀性。(2)预压和退火两种处理方式对Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃微观结构及性能影响的相关性:预压和退火对Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃微观结构的影响是相似的。673 K退火处理没有改变Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃的非晶特性,但能够明显影响金属玻璃的微观结构,发生结构弛豫使非晶相变得更加稳定。然而,723 K和750 K的退火处理诱导Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃发生近似完全的晶化行为,晶化产物分别为Cu10Zr7和CuZr2相。退火降低了Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃的热稳定性,673K退火样品表现出优异的压缩力学性能及较高的显微硬度,与预压处理结果相似。而退火处理后的晶化产物与预压处理后的晶化产物在提高其压缩力学性能方面出现非常大的差异性,压缩力学性能非常差,然而却能够有效提高Cu47.5Zr47.5Al5样品的显微硬度。适当的预压和退火处理都能明显改善Cu47.5Zr47.5Al5块体金属玻璃的海水耐蚀性,并且退火对其耐蚀性的影响明显优于预压,在实践应用上有非常好的借鉴作用。
【关键词】：金属玻璃 预压 退火 热稳定性 耐蚀性能 力学性能
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 引言12-13
• 1.2 金属玻璃的研究及其发展历程13-18
• 1.3 金属玻璃的形成原理及其规律18-21
• 1.4 金属玻璃的性能与应用21-23
• 1.5 稀土基块体金属玻璃的研究现状23
• 1.6 Cu基块体金属玻璃的研究现状23-24
• 1.7 金属玻璃的晶化及其研究进展24-27
• 1.7.1 金属玻璃的晶化机制24-25
• 1.7.2 金属玻璃的晶化途径25-26
• 1.7.3 金属玻璃机械晶化行为的研究现状26-27
• 1.7.4 压力对块体金属玻璃的影响27
• 1.8 本论文的主要研究目的、内容和意义27-30
• 第二章 实验方法30-36
• 2.1 试样的制备30-31
• 2.1.1 试验原料及合金母锭的制备30
• 2.1.2 块体金属玻璃以及薄带的制备30-31
• 2.2 金属玻璃的结构表征31-32
• 2.3 金属玻璃的力学性能测试及预压处理32
• 2.4 块体金属玻璃的退火处理32-33
• 2.5 块体金属玻璃的电化学耐蚀性能测试33-34
• 2.6 腐蚀形貌和压缩断面的扫描电镜分析34-36
• 第三章 预压对(Ce-La-Pr-Sm-Gd)_(65)Co_(25)Al_(10)金属玻璃薄带微观结构及性能的影响36-46
• 3.1 预压RE_(65)Co_(25)Al_(10)金属玻璃薄带微观组织和热稳定性分析36-41
• 3.2 预压RE_(65)Co_(25)Al_(10)金属玻璃薄带海水耐腐蚀性分析41-44
• 3.3 小结44-46
• 第四章 预压对(Ce-La-Pr-Sm-Gd)_(65)Co_(25)Al_(10)块体金属玻璃微观结构及性能的影响46-58
• 4.1 预压RE_(65)Co_(25)Al_(10)块体金属玻璃微观组织和热稳定性分析46-51
• 4.2 预压RE_(65)Co_(25)Al_(10)块体金属玻璃力学性能分析51-52
• 4.3 预压RE_(65)Co_(25)Al_(10)块体金属玻璃海水耐蚀性分析52-56
• 4.4 小结56-58
• 第五章 预压对Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃微观结构及性能的影响58-76
• 5.1 预压Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃微观组织和热稳定性分析58-67
• 5.2 预压Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃力学性能分析67-70
• 5.3 预压Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃海水耐蚀性分析70-74
• 5.4 小结74-76
• 第六章 退火对Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃微观结构及性能的影响76-86
• 6.1 引言76
• 6.2 退火对Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃微观组织及热稳定性的影响76-80
• 6.3 退火对Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃力学性能的影响80-82
• 6.4 退火对Cu_(47.5)Zr_(47.5)Al_5块体金属玻璃海水耐蚀性的影响82-84
• 6.5 小结84-86
• 第七章 结论86-88
• 参考文献88-100
• 致谢100-102
• 附录102-103

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 许宏伟;杜宇雷;成家林;陈光;;块体金属玻璃制备技术的研究进展[J];材料导报;2010年23期

2 张博;Jan Schroers;;块体金属玻璃[J];物理;2013年02期

3 潘明祥,汪卫华;不透明玻璃显现出的曙光——块体金属玻璃的发现与应用[J];物理;2002年07期

4 李蔚;;新型“块体金属玻璃”在美国研制成功[J];功能材料信息;2005年01期

5 晓敏;;块体金属玻璃的开发和应用[J];金属功能材料;2007年01期

6 ;新型厘米尺度铜基块体金属玻璃研究取得新进展[J];自然科学进展;2007年06期

7 ;新型镍基块体金属玻璃的制备和性能[J];金属功能材料;2007年04期

8 闻平;赵作峰;汪卫华;;块体金属玻璃的物理时效——焓恢复研究[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年04期

9 艾科;戴兰宏;;球型压头下块体金属玻璃“隆起”现象的数值模拟研究[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年04期

10 李宏祥;王善林;李承熏;;利用工业原材料制备高铬抗蚀铁基块体金属玻璃[J];铸造;2009年10期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 刘龙飞;戴兰宏;白以龙;魏炳忱;;块体金属玻璃在不同应变率简单剪切载荷下的剪切带行为研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（上）[C];2005年

2 崔苑苑;李家好;柳百新;;原子相互作用势计算Cu-Hf系统的非晶形成范围[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

3 崔苑苑;李家好;柳百新;;热力学和原子相互作用势计算Cu-Zr-Ni系统的非晶形成范围[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

4 李继承;陈小伟;陈刚;;块体金属玻璃力学行为有限元模拟研究进展[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

5 胡建恺;万锟;潘志云;张谦琳;王利民;瓦.列文;久.波托纽克;柳达;;高压块体金属玻璃PdNiCup的声显微研究[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 汪携;铝基块体金属玻璃面世[N];中国化工报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 郭胜锋;铁基块体金属玻璃及其复合材料的强韧化研究[D];华中科技大学;2010年

2 曹扬;块体金属玻璃复合、晶化与性能研究[D];南京理工大学;2009年

3 张卫国;Vit1块体金属玻璃的切削性能研究[D];燕山大学;2012年

4 李峰伟;基于团簇加连接原子模型的Zr-Ni-Al系块体金属玻璃成分设计和力学性能研究[D];大连理工大学;2013年

5 杨柏俊;铝基块体金属玻璃及其纳米复合材料的制备与性能研究[D];东北大学;2010年

6 朱春雷;基于共晶团簇式的[Fe，，Co，Ni]-B-Si-（Ta，Nb）块体金属玻璃成分设计及其性能研究[D];大连理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 唐任宏;块体金属玻璃的连续成型及其超塑性变形行为研究[D];大连理工大学;2015年

2 邢祁;预形变对块体金属玻璃微观结构及性能的影响[D];济南大学;2015年

3 孔超;锆基块体金属玻璃的力学行为研究[D];郑州大学;2009年

4 文静;块体金属玻璃作为聚变堆第一镜材料的表面特性研究[D];大连理工大学;2012年

5 白文风;块体金属玻璃的屈服准则及压力依赖性分析[D];湘潭大学;2012年

6 孙琴;镁基块体金属玻璃的塑性变形研究[D];江苏大学;2005年

7 刘婧蓓;块体金属玻璃热压印中结构深宽比和晶化程度控制模型[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 黄本君;块体金属玻璃复合材料中塑性晶体相形态演化研究[D];南京理工大学;2007年

9 赵兵兵;Zr-Al-Co-Cu块体金属玻璃的形成和力学性能[D];大连理工大学;2011年

10 庄伟;Mg-Ni-La块体金属玻璃体系的晶化和储氢性能研究[D];南京理工大学;2012年

本文编号：950468