铜基金属玻璃的非晶形成能力、热稳定性和机械性能研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:angie133
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本文研究了(Cu60Zr33Ti7)100-xAlx(x=0,2,4,6,8,10)大块非晶合金的GFA、热稳定性和室温下的力学性能及显微硬度;并运用差示扫描量热法(DSC)研究了(Cu60Zr33Ti7)100-xAlx(x=0,6)大块非晶合金在不同冷却速率下的非等温晶化动力学。通过DSC测得非晶合金的热力学参数,通过这些参数计算出表征非晶形成能力的一些参数Trg、γ和β,通过这些参数发现Cu60Zr33Ti7金属玻璃的非晶形成能力不是太强,为了提高(Cu60Zr33Ti7)100-xAlx的非晶形成能力,尝试在Cu60Zr33Ti7中添加2%的Al,通过以上表征参数发现在Cu60Zr33Ti7中添加2%的Al后,其非晶形成能力有所提高,为了找到非晶形成能力最好的配比,继续在Cu60Zr33Ti7中添加4%,6%,8%的Al,并通过铜模吸铸法制得了直径为4mm和6mm的合金棒,通过XRD衍射结果得知在Cu60Zr33Ti7中添加2%和6%的Al后能得到直径4mm的非晶合金棒,(Cu60Zr33Ti7)94Al6能得到直径6mm的非晶合金棒,说明在Cu60Zr33Ti7中添加6%的Al后合金具有最高的玻璃形成能力。在研究铜基非晶合金的晶化动力学时发现,随着升温速率的提升,(Cu60Zr33Ti7)100-xAlx表现出动力学效应(随着升温速率的升高,特征温度都向高温方向移动),(Cu60Zr33Ti7)100-xAlx在10k/min的加热速率下出现了三个晶化峰,但是随着升温速率的提高,三个晶化峰合并为一个晶化峰,这是因为随着升温速率的提高,前一个晶化过程还没进行完,后一个晶化过程已经开始。经计算,由Kissinger方程所得直径2mm的(Cu60Zr33Ti7)100-xAlx(x=0,6)两种金属玻璃的晶化激活能Ec分别为115.84kJ/mol、105.72kJ/mol;由Ozawa方程所得直径2mm的(Cu60Zr33Ti7)-100-xAlx(x=0,6)两种金属玻璃的晶化激活能Ec分别为122.51kJ/mol、113.02kJ/mol。两种方法计算出的晶化激活能存在一定的误差,但是不大。在Cu60Zr33Ti7中添加6%的Al后,稍微降低了非晶合金的晶化激活能。在研究Al添加对(Cu60Zr33Ti7)100-xAlx(x=0,2,4,6,8,10)块体金属玻璃的机械性能的影响时发现,随着Al含量的增加,抗压强度和显微硬度表现出相同的变化趋势,都是先降低再升高,在Al含量为6%时到达最高点(2010Mpa,767.6HV),然后再降低。其相对压缩率随Al含量的变化是先升高然后降低,也是在Al含量为6%时到达最高点(10.66%),然后又降低。研究断口形貌时发现,Al含量为6%时,脉络状的条纹(韧窝)变的均匀、细小,密度也变的很高,这说明其塑性很好,这与Al含量为6%时相对压缩率最高相符。在3000倍的扫描电镜下能看到由于压缩造成的局部温升而形成的熔滴状的液滴,对比DSC图得知,压缩引起的局部温升达到了866.6℃。
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