论文部分内容阅读
钛基金属玻璃具有高比强度、耐腐蚀、成本相对低廉等优越性。然而，高玻璃形成能力钛基合金的获得在成分上不得不依赖于毒性元素铍。与锆、铜、镁、铁等合金相比较，无铍钛合金的玻璃形成能力仍然十分有限，形成块体金属玻璃的临界尺寸远不能达到厘米量级。发展无铍且具有高玻璃形成能力的新型钛合金具有重要意义。本工作第一部分对Ti49Cu45Sn6及其周围1 at％成分间隔共7个合金的玻璃形成能力和电弧熔炼合金的微观结构进行了研究，对合金的晶化和熔化行为进行分析。第二部分以Ti49(Cu0.8Ni0，2)45Sn6为起始合金，利用“3D法”系统地研究了Ti-Cu-Ni-Sn四元合金的玻璃形成能力对成分变化的依赖性。通过研究代表性合金电弧熔炼母合金的凝固组织，揭示玻璃形成能力最佳的合金熔体凝固时可能经历的共晶反应。主要结论如下：
(1)利用甩带法可制备出厚度达158μm的Ti-Cu-Sn金属玻璃条带。对Ti49Cu45Sn6及其周围1at％成分间隔共七个合金的玻璃形成能力和电弧熔炼合金的微观结构的研究表明，Sn元素在母合金中以高熔点化合物Ti3Sn和Ti5Sn3Cu存在，随着Sn含量的增加.合金的晶化和熔化行为均有明显的变化，该三元合金体系具有明显的玻璃转变温度Tg，其约化玻璃转变温度Trg约为0.56，合金熔体在凝固过程中各相析出的先后顺序是：L→Ti3Sn→Ti5Sn3Cu→TiCu→Ti3Cu4。Ti-Cu-Sn三元体系玻璃形成能力较弱，铜模吸铸1 mm样品为完全晶体相。
(2)Ti-(Cu1-xNix)-Sn(0.2≤x≤0.3)四元合金的玻璃形成能力对成分变化具有强烈的依赖性。对于x=0.2系列合金，在Ti含量低于45 at.％的合金更有利于玻璃态的形成。在40～45 at.％ Ti，48～56 at.％(Cu0.8Ni0.2)，4～7 at.％ Sn成分范围，直径1.5 mm合金铸态圆棒样品中有部分非晶相形成。在x=0.25平面上，Ti38Cu40.5Ni13.5Sn8等三个合金形成部分非晶态，其余成分完全形成晶体相。当x=0.3时，所研究的七个合金中，Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8等四个合金形成部分非晶态，其余成分完全形成晶体相。玻璃形成能力最佳的合金被确定为Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8，铜模吸铸形成金属玻璃棒材的临界直径约为1 mm。该金属玻璃的过冷液态温度区间△Tx为56 K，约化玻璃转变温度Trg为0.57。对电弧熔炼Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8合金微观结构的研究表明，合金熔体的凝固主要经历(L→TiCuNi+Ti5Sn3Cu)伪二元共晶反应。