【摘 要】
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本文通过改变合金元素配比和润湿过程中保温温度,采用DSC、XRD确定设计的六种Zr基合金的微观结构和融化温度;采用座滴法研究Zr基非晶合金熔体与W之间的润湿性,运用SEM、EDS研究不同情况下体系界面处的微观特征、界面反应和元素迁移的情况。为W增强Zr基非晶复合材料的制备提供必要的理论支撑。热力学分析可知,设计的六种Zr基合金均可形成非晶,对于Zr52Cu32Ni6Al10非晶合金,稀土元素Y的加
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本文通过改变合金元素配比和润湿过程中保温温度,采用DSC、XRD确定设计的六种Zr基合金的微观结构和融化温度;采用座滴法研究Zr基非晶合金熔体与W之间的润湿性,运用SEM、EDS研究不同情况下体系界面处的微观特征、界面反应和元素迁移的情况。为W增强Zr基非晶复合材料的制备提供必要的理论支撑。热力学分析可知,设计的六种Zr基合金均可形成非晶,对于Zr52Cu32Ni6Al10非晶合金,稀土元素Y的加入,增大了过冷液相区宽度,对形成非晶有促进作用,热稳定性无明显变化。对于Zr31.5Ti31.5Ni5.3Cu9Be22.7非晶合金,将Ni元素替换为Fe和Cu元素,增大了过冷液相区宽度,对形成非晶有促进作用,但热稳定性降低。对制备出的六种Zr基非晶合金与W进行润湿性测试,结果表明,这六种Zr基非晶合金与W之间均表现出良好的润湿性且润湿角随温度升高和保温时间的延长而减小。由润湿角随温度变化的曲线可知,这六种Zr基非晶合金铺展过程均可分为一次快速铺展和二次缓慢铺展两个阶段,添加Y可以加速Zr基非晶合金融化,但会降低润湿性;Ni/Fe/Cu元素的替换对润湿性影响不明显。利用SEM和EDS对在不同温度下保温30min并冷却后的润湿样品进行表面和界面形貌表征,随着润湿实验温度的升高,前驱膜出现,且前驱膜铺展呈现出向背离合金熔体中心位置方向延伸更宽,更薄,更平整的趋势。微观结构上,前驱膜和合金熔体内部没有明显差别。前驱膜的出现可以认为是更好润湿性的标志。由界面形貌可知,Zr Cu Ni Al体系合金与W之间是典型的反应型润湿,随实验温度的升高,界面反应加剧,生成富W-Zr相,Y发生偏聚;Zr Ti Cu（Ni/Fe/Cu）Be体系,无明显界面反应,随温度的升高,Zr31.5Ti31.5Ni5.3Cu9Be22.7合金相组成元素十分稳定,成分并没有发生很大的变化;将Ni元素替换为Fe元素、Cu元素后,Ti、Fe在合金熔体中发生了元素迁移和成分偏析,Cu、Ni无明显迁移和偏聚。
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