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非晶合金及其复合材料的热稳定性和力学行为是非平衡金属材料的重要研究内容,对这类材料的实际应用具有重要意义。本文以(Ti36.1Zr33.2Ni5.8Be24.9)100-xCux(x=5,7,9,11,13,15,17)非晶合金(即ZT1-ZT7合金)及其内生复合材料Ti45.7Zr33Ni3Cu5.8Be12.5(即ZT-M合金)为研究对象,系统地研究了TiZr基非晶合金及其内生复合材料在加热过程中的结构转变行为、热稳定性、微观组织以及力学行为。通过详细地分析和总结阐述了TiZr基非晶合金及其内生复合材料在热稳定性和力学行为方面的主要规律。 通过对ZT1-ZT7合金在加热过程中结构转变行为的研究发现,Cu含量的增加引起ZT1-ZT7合金团簇畸变能的增大,导致其初级晶化产物由二十面体准晶相向复杂晶态相的演变。对ZT1-ZT7合金热稳定性的评价表明,Cu含量的增加对ZT1-ZT7合金的热稳定性同样存在影响:较低Cu含量合金的晶化激活能低于较高Cu含量的合金。此外,准晶形成过程的热效应以及扩散场的软碰撞效应明显地影响了ZT1-ZT7合金的动力学特征,碰撞因子修正的JMAK模型能够较好地描述ZT1-ZT7合金的动力学特征。 ZT-M非晶合金内生复合材料是由非晶基体和树枝晶形态的固溶体相组成的,其室温力学性能具有屈服强度较高、压缩塑性和加工硬化现象明显的特征。不同浇铸温度对ZT-M合金热稳定性和室温力学性能的影响较为复杂。在热稳定性方面,1473K-1573 K温度区间内浇铸的ZT-M合金样品具有最优的热稳定性。在室温力学性能方面,适当高的浇铸温度使得样品中枝晶相适当熟化,从而提高复合材料的综合性能;过高的浇铸温度不仅明显降低局部冷却速率,还会引入过高的氧含量,使得合金的整体性能变差。在1473 K浇铸获得的直径8 mm圆柱状合金样品的综合性能最佳。 ZT-M合金的室温塑性主要来自第二相对非晶基体内部剪切带的阻碍作用以及第二相自身良好的塑性变形能力;其加工硬化现象来自于固溶体相在变形过程中的马氏体相变行为。随着温度的上升,ZT-M合金非晶基体的变形行为由非均匀流变向均匀流变转变;其内部的固溶体相在温度和应力的作用下发生复杂的相变行为。综合两者的共同作用,ZT-M合金表现出屈服强度降低、塑性变形明显增大的力学行为特征。通过自由体积模型和修正的DSGZ唯象模型分别获得ZT3和ZT-M合金在室温和粘滞流变状态下的力学本构关系,较好地描述了上述力学行为的主要特征。