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在过去的十多年中,大块非晶合金(BMGs)引起了人们广泛的兴趣,这是由于其具有的独特物理、化学和机械性能,例如其高的屈服强度、弹性极限、耐腐蚀性及抗磨损性等。其中,Ti基非晶合金除了具有上述特性之外,还因其具有较高的比强度和较低的成本而受到人们更多的关注。本文以开发新型且实用的Ti基大块非晶合金为出发点,对三元Ti50Cu50-xNix(x=5,8,11)合金的非晶形成能力、热稳定性、力学性能及显微组织进行研究,研究结果如下:(1)采用铜模喷注法成功制备出成本较低的直径为2mm的Ti基Ti50Cu42Ni8大块非晶合金。利用XRD及DSC等手段研究了该合金的形成能力,并与相同条件Ti50Cu45Ni5、Ti50Cu39Ni11合金进行了对比,结果表明:Ti50Cu42Ni8大块非晶合金具有明显且较高的玻璃转变温度Tg(659K)、晶化初始温度Tx(716K)、宽的过冷液相区ΔTx= Tx-Tg(57K)和高的约化玻璃转变温度Trg=Tg/Tm(0.59),是非晶形成能力和热稳定性较高的合金。(2)由直径为2mm Ti50Cu50-xNix(x=5,8,11)合金棒的XRD衍射图谱可知,Ti50Cu42Ni8合金为完全非晶成分,Ti50Cu45Ni5和Ti50Cu39Ni11合金是由非晶和晶态相构成。Ti50Cu45Ni5和Ti50Cu39Ni11合金中的晶态相为TiCu和TiNi。Ti50Cu42Ni8合金具有高的非晶形成能力其原因为其低的液相线温度Tl,成分接近三元共晶点,这样可以抑制Ni含量低时的TiCu相(Ti50Cu45Ni5合金)和Ni含量高时的TiNi相(Ti50Cu39Ni11合金)的析出。在Ti50Cu42Ni8合金的液态原子结构中更倾向于形成由Ni-Ti原子对组成的原子团簇,导致了原子随机堆垛密度的增加,使组元原子不易进行较大范围扩散、重组,这就增加了凝固过程中液态相的稳定性,使无序的原子结构得以保留而不形成晶态相。因此,在凝固过程中,Ti50Cu42Ni8合金的液相结构要比其它两种高Tl且非共晶成分Ti基合金稳定,使其非晶形成能力得以提高。(3)对Ti50Cu50-xNix(x=5,8,11)合金的室温压缩断裂行为进行的研究表明,Ti50Cu42Ni8非晶合金具有优异的力学性能,压缩断裂强度可达2008MPa,远高于Ti50Cu45Ni5和Ti50Cu39Ni11断裂强度(1500MPa和1400MPa),弹性模量很低,为100GPa,弹性储能很高,材料在变形以前积蓄了大量的弹性应变能。观察Ti50Cu42Ni8断口形貌发现,直径为2mm的Ti50Cu42Ni8非晶样品的断裂面与轴向成45°,即沿最大切应力方向断裂,试样压缩后以剪切方式破坏,为剪切断口,断口出现河流状脉纹及熔滴,表现出典型大块非晶合金断裂主要特征,而导致上述断裂行为特征是由于自由体积的产生和绝热升温导致剪切带内粘度降低。(4)通过对Ti50Cu50-xNix(x=5,8,11)合金的显微组织的观察发现,直径为2mm的Ti50Cu42Ni8合金棒料的边缘和中心部位没有发现可见的晶态相,相反,在Ti50Cu45Ni5和Ti50Cu39Ni11合金中都发现了大量的晶态相。Ti50Cu42Ni8大块非晶在480℃和650℃退火后分别出现条状和梅花状晶态相。从以上的结果可以看出三元Ti-Cu-Ni合金体系在发展新型非晶合金中很有潜力。可以预见,在Ti-Cu-Ni合金中增加组元极有可能提高其非晶形成能力并获得更大尺寸的非晶合金。