【摘 要】
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块体非晶合金在室温下的灾难性脆变成为其作为结构材料得到工程应用的“阿喀琉斯之踵”。究其原因在于局部剪切带的快速扩展。研究发现,通过引入亚稳第二相,在变形过程中会发生马氏体相变,可以增进材料的韧性,从而弥补非晶基体在塑性变形中的应变软化,使得材料加工硬化能力提高。然而,这种“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料第二相组织形貌不易调控,这个问题在Ti基非晶合金体系中尤为突出,亚稳第二相分布不弥散,晶体
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块体非晶合金在室温下的灾难性脆变成为其作为结构材料得到工程应用的“阿喀琉斯之踵”。究其原因在于局部剪切带的快速扩展。研究发现,通过引入亚稳第二相,在变形过程中会发生马氏体相变,可以增进材料的韧性,从而弥补非晶基体在塑性变形中的应变软化,使得材料加工硬化能力提高。然而,这种“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料第二相组织形貌不易调控,这个问题在Ti基非晶合金体系中尤为突出,亚稳第二相分布不弥散,晶体相的韧塑化作用大为减弱。基于上述问题,本文通过Nb微合金化以及热处理工艺调控析出相,以期达到优化第二相的目的,进一步研究“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料的结构与性能之间的关联。本文的主要研究内容和结论如下:（1）在Ti45Cu41Ni9Zr5块体非晶合金中,通过微量添加0.4～0.6%的Nb元素,使得晶化体积分数在20-45%之间,B2-（Ti,Zr）（Cu,Ni）相弥散分布,并提高了材料的强度和塑性变形能力。其中Nb元素含量0.6%时,材料的综合力学性能较纯非晶提高明显,强度达2250.5MPa,压缩塑性达8.5%,材料性能的提高得益于Nb的固溶促进了亚稳B2相的形核。（2）选择Nb含量为0.2%和0.6%的试样在190℃、290℃、390℃下分别退火0.5h。结果表明,Nb含量为0.2%的合金在190℃退火处理后,试样中B2晶体相体积分数和晶粒尺寸都有所增加,并伴随有纳米晶相的析出,试样出现加工硬化现象。在190℃退火后,试样塑性变形能力较铸态增强约1%,强度与铸态试样相当。说明微合金化的试样在低晶化体积分数下可以选取合适的退火温度,从而能够有效控制合金内部的晶体相组成和晶粒尺寸,提高材料的综合力学性能以及工程应用前景。
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