ZrCuNiAl大块非晶合金的力学行为研究

发布时间：2017-10-03 13:08

  本文关键词：ZrCuNiAl大块非晶合金的力学行为研究

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【摘要】：本文选用不同热处理状态的Zr50.7Cu28Ni9A1l2.3大块非晶合金作为研究对象,系统表征了热处理对非晶合金微观结构的影响,并分析非晶合金力学行为与微观结构之间的关系,建立了与非晶合金热处理参数有关的塑性变形的力学模型。利用差示扫描量热计(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、同步辐射光源等表征设备,分析了不同热处理状态的合金样品的微观结构。结果表明,在低于玻璃转变温度(Tg)进行不同时长的退火处理没有明显的改变合金的非晶态微观结构,但是,由高分辨率透射电镜(HRTEM)图像的自相关函数(ACF)计算结果可见,试样的有序化程度随着退火处理时间的延长而递增,但增幅逐渐降低。同步辐射分析结果显示,退火使非晶合金原子排列更为紧密,提高了合金的有序度。将非晶合金在玻璃转变温度与晶化温度(Tx)之间进行等温度不同时长的热处理得到具有不同晶化相分数的晶化试样。TEM图像显示,晶化相分数增加至约40%时,析出相形态由块状转变为针状,弥散程度由集中转变为分散,析出相的成分同时发生变化。同步辐射试验则验证了试样微观结构的显著改变,以及有序度的明显上升。室温条件的三点弯曲试验结果表明,对于退火处理和晶化处理的试样,由于自由体积的减少和割裂基体的晶化相的析出,热处理时间的延长降低了非晶合金试样的塑性变形能力,使其变形行为转变为脆性断裂。压缩试验结果表明,由于自由体积减少,剪切带不易形核和扩展,退火试样的屈服应力有所提高;晶化相的少量析出形成的弥散强化作用使晶化相分数6%的试样的断裂强度上升,继续提高晶化相分数,则试样的断裂强度明显下降,且断裂形式转变为脆性断裂。维氏硬度实验结果表明,由于剪切带形核困难,退火处理8小时的试样硬度最高;弥散强化作用使晶化相分数约6%的试样硬度最高。对纳米压痕试验结果进行分析发现,由于原子排布逐渐紧密,退火试样的显微硬度随退火时间增长而升高,但是自由体积的减少使塑性变形能力下降;晶化相分数40%以及100%的试样由于析出了针状晶化相,显微硬度较其他试样明显降低。建立了不同退火条件下Zr50.7Cu28Ni9A1l2.3大块非晶合金的弯曲力学模型,阐明了退火时间,中性层偏移量与剪切带最小间距之间的关系,并利用实验结果进行了验证。
【关键词】：大块非晶合金 热处理 力学行为 同步辐射
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 非晶合金的发展历史与现状9-10
• 1.3 非晶合金的力学行为的研究现状10-19
• 1.3.1 试样尺寸对非晶合金的弯曲性能的影响10-15
• 1.3.2 热处理对非晶合金的弯曲性能的影响15-16
• 1.3.3 非晶合金的压缩性能与热处理的关系16-17
• 1.3.4 热处理对非晶合金硬度的影响17-19
• 1.4 热处理对非晶合金微观结构的影响19-21
• 1.5 本文的主要研究内容21-22
• 第2章 试验样品的制备以及研究方法22-26
• 2.1 Zr Cu Ni Al大块非晶合金的制备22-23
• 2.2 试样的热分析及热处理方法23-24
• 2.3 分析测试方法24-26
• 2.3.1 三点弯曲试验24
• 2.3.2 压缩试验24
• 2.3.3 维氏硬度分析24
• 2.3.4 纳米压痕试验24
• 2.3.5 扫描电子显微镜分析24-25
• 2.3.6 X射线衍射分析25
• 2.3.7 透射电子显微镜分析25
• 2.3.8 高分辨图像的自相关函数(Auto Correlation Function)运算25
• 2.3.9 X射线同步辐射试验25-26
• 第3章 退火处理对Zr基大块非晶合金结构及力学行为的影响26-51
• 3.1 引言26
• 3.2 退火处理对Zr基非晶合金力学行为的影响26-43
• 3.2.1 退火试样的三点弯曲试验26-29
• 3.2.2 退火试样的压缩试验29-32
• 3.2.3 退火试样的硬度测试32-33
• 3.2.4 退火试样的纳米压痕测试33-34
• 3.2.5 退火态弯曲试样断裂特征的SEM观察34-39
• 3.2.6 退火时间与弯曲变形的关系39-43
• 3.3 退火处理对Zr基非晶合金微观结构的影响43-49
• 3.3.1 XRD分析43-44
• 3.3.2 透射电子显微分析44-47
• 3.3.3 同步辐射分析47-49
• 3.4 退火试样的力学行为变化与其微观结构变化的关系49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 晶化处理对Zr基大块非晶合金力学行为的影响51-68
• 4.1 引言51
• 4.2 晶化试样热处理参数的确定51-52
• 4.3 晶化处理对Zr基非晶合金力学行为的影响52-61
• 4.3.1 晶化试样的三点弯曲试验53-54
• 4.3.2 晶化试样的压缩试验54-55
• 4.3.3 晶化试样的硬度测试55-57
• 4.3.4 晶化试样的纳米压痕测试57
• 4.3.5 晶化弯曲试样断裂特征的SEM观察57-61
• 4.4 晶化处理对Zr基非晶合金微观结构的影响61-66
• 4.4.1 XRD分析61-62
• 4.4.2 透射电子显微分析62-65
• 4.4.3 同步辐射分析65-66
• 4.5 晶化试样力学行为变化与微观结构变化的关系66-67
• 4.6 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果74-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李彦灼;汪卫华;;无序材料中的待解之谜——金属玻璃研究进展[J];自然杂志;2013年03期

2 汪卫华;;非晶态物质的本质和特性[J];物理学进展;2013年05期

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本文编号：965376