合金元素和后处理对镍基非晶组织及性能影响研究

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镍基非晶合金因其具有较高的热稳定性,良好的力学性能,优异的耐腐蚀性而备受关注。进一步提高其热稳定性、非晶形成能力以及性能是近年研究的热点之一。本文以Ni60Nb15Zr15Ti10非晶合金为基础,研究Sn、Al、Co、Ta、Er的微量添加对镍基非晶合金玻璃形成能力,热稳定性以及力学性能的影响。在此基础上,研究等温退火处理,深冷处理以及球磨处理对Ni60Nb15Zr15Ti10和(Ni60Nb15Zr15Ti10)98Co2非晶合金结构、热力学性能以及力学性能的影响。研究结果表明:在Ni60Nb15Zr15Ti10非晶合金中添加2at.%的Sn、Co元素使Trg、γ、ATx、KH增大,提高了非晶形成能力及热稳定性。其中Co元素的添加使非晶合金的ATx达64K;合金元素含量增至4at.%时,含Al、Co元素的非晶合金的Trg、γ增大,说明非晶形成能力提高,而其他合金体系非晶形成能力下降。微量元素的添加能有效提高非晶合金力学性能。添加Sn、Co、Er元素提高了非晶合金的显微硬度;Co的添加使非晶条带的抗拉强度达最大;微型杯突实验能有效表征非晶条带的塑性,非晶条带塑性按从大到小排序为:(Ni60Nb15Zr15Ti10)98A12>(Ni60Nb 1 5Zr 1 5Ti 1 0)98CO2>Ni60Nb 1 5Zr1 5Ti 1 0>(Ni60Nb 1 5Zr 1 5Ti 10)98Ta2。非晶合金在低于Tg的温度下等温退火,Ni60Nb15Zr15Ti10)非晶合金随退火时间的增加Tg、Tx减小,但ATx增大。(Ni60Nb15Zr15Ti10)98CO2非晶合金退火后的Tx减小、Tg增大、使ΔTx减小;在Tg以上10K左右等温退火,两种非晶合金的热稳定性显著下降,退火60min非晶条带可能出现了纳米晶导致晶化焓明显减小;非晶条带随低温弛豫退火时间的延长,最大载荷和塑性显著下降。经深冷处理后,Ni60Nb15Zr15Ti10和(Ni60Nb15Zr15Ti10)98CO2 非晶合金的 ATx、ΔHx 先增大后减小;微型杯突实验结果表明,深冷处理提高了非晶的塑性,但达峰值后塑性降低。球磨处理能提高非晶过冷液相区宽度。Ni60Nb15Zr15Ti10)非晶条带球磨2h后ΔTx由56K增至71K。(Ni60Nb15Zr15Ti10)98C02非晶条带球磨4h后ATx由64K增至93K。但继续球磨 Ni60Nb15Zr15Ti10 和(Ni60Nb15Zr15Ti10))98Co2 非晶条带分别出现 Ni10Zr7 和 NiTi 析出相。自由体积也随球磨时间的增加先增后减,间接反映了剪切带密度先增加后减少。
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