Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5非晶合金过冷液相区力学性能研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lihuihui1986712
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非晶合金作为一种新型材料,具有短程有序和长程无序的原子结构,而且没有传统晶体材料位错、晶界等缺陷,使其具有不同于传统晶体金属材料的优异特点,如高硬度、高强度、耐磨、耐腐蚀等。非晶合金一般具有较宽的过冷液相区,而且在此温度范围内具有一定的超塑性变形能力因而具有较好的塑性和热加工性能。本文主要探索了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5(Vit1)的热物理性能、过冷液相区的力学性能和塑性变形机理。研究温度和应变速率对塑性变形的影响。同时研究第二相颗粒对晶体形成和剪切带扩展的影响。相关研究为Vit1合金,特别是含有少量晶体颗粒的非晶合金复合材料的广泛应用具有一定的指导意义。采用X射线衍射分析(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDX)检测购买的样品的结构和成分。测试了样品热导率、热膨胀系数和高温电阻率等热物理性能。利用Gleeble3500热模拟试验机在过冷液相区(630.3K720.1K),应变速率0.0052/s进行拉伸和压缩实验。并通过SEM观察断口和变形区。获得主要结论如下:通过XRD和SEM确定样品成分由Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5非晶基体和少量ZrO颗粒(体积分数小于5%)组成。DSC测试确定了样品的玻璃转变温度Tg=630.3K,晶化开始温度Tx=720.1K,过冷液相区宽度ΔTx=89.8K。测试不同升温速率下的特征温度计算,根据基辛格方程计算出合金的晶化激活能。热膨胀系数、热导率和电阻率随温度的变化趋势与结构变化过程基本吻合。在Gleeble热模拟试验机上进行不同温度和应变速率下Vit1非晶合金的压缩和拉伸变形研究。发现温度和应变速率对材料的屈服强度、屈服降落和稳态应力都有不同程度的影响。屈服强度、屈服降落和稳态应力都随温度的增加而降低而随应变速率增加而增加。运用SEM观察晶体颗粒对剪切带运动的影响后发现剪切带在扩展过程中遇到颗粒后会被颗粒阻断或者绕过,但少量的杂质对变形过程的影响基本可以忽略不计。XRD对变形后的样品进行分析后发现样品有部分结晶。结晶会导致合金的黏度增大,对力学性能产生一定的影响。选用Johnson-cook公式拟合Vit1非晶合金的高温动态力学过程,发现Johnson-cook公式可以近似的描述Vit1非晶合在高温变形过程的流应力变化趋势。
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