【摘要】：本文系統(tǒng)研究了成分為Cu48Zr48-xAl4Nbx(0≤x≤2.0)和Cu46.5Zr46.5Al7-xNbx(0≤x≤2.0)的階梯型合金試樣的微觀組織和力學(xué)性能,探討了兩種CuZrAlNb合金系的微觀形貌與力學(xué)性能之間的聯(lián)系。對(duì)于同一直徑不同成分的合金試樣,與不含Nb的Cu48Zr48Al4合金相比,當(dāng)Nb含量為0.3%和2.0%時(shí),Cu48Zr48-xAl4Nbx(x=0.3,2.0)合金中析出的晶體相增多,促進(jìn)了合金中第二相的形核與長大,當(dāng)x=0.8和1.5時(shí),Nb的加入提高了合金的玻璃形成能力,第二相含量降低,而1.2%的Nb的加入,合金中晶體相的體積分?jǐn)?shù)基本不變,對(duì)合金的玻璃形成能力沒有影響。同時(shí),在直徑3mm,Nb的添加量為0,0.8%和1.5%的合金中以及直徑4mm,Nb的添加量為0.8%和1.5%的合金中能夠析出分布均勻,尺寸均一的球狀B2-CuZr相。然而Nb的添加并未在Cu46.5Zr46.5Al7合金中形成均勻分布,尺寸均一的B2-CuZr相,在直徑為3mm和4mm時(shí),該合金系基本上是完全金屬玻璃結(jié)構(gòu),當(dāng)直徑為5mm和6mm時(shí),0.3%和2.0%的Nb的加入獲得了塊體金屬玻璃,提高了玻璃形成能力,Nb含量為0.8%和1.2%,合金的晶體相數(shù)量基本不變,當(dāng)Nb的添加量增加到1.5%時(shí),晶體相的數(shù)量顯著增加。通過能譜分析發(fā)現(xiàn),Nb的加入并未引起大的元素?cái)U(kuò)散。當(dāng)合金的成分相同直徑不同時(shí),Cu48Zr48-xAl4Nbx(0≤x≤2.0)合金和Cu46.5Zr46.5Al7-xNbx(x=0,0.8-1.5)合金中晶體相的體積分?jǐn)?shù)隨著直徑的增加而增加,對(duì)于Cu46.5Zr46.5Al7合金,Nb添加量為0.3%和2.0%時(shí),合金的微觀結(jié)構(gòu)基本不發(fā)生變化,均為塊體金屬玻璃。通過對(duì)直徑3mm的Cu48Zr48-xAl4Nbx(0≤x≤2.0)金屬玻璃復(fù)合材料的拉伸測試發(fā)現(xiàn),x=0,0.3,0.8和2.0時(shí),合金均表現(xiàn)出顯著的加工硬化能力,只有當(dāng)Nb的添加量為0.8%時(shí),合金還兼具有較大的塑性變形能力和高強(qiáng)度,表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。當(dāng)Nb的添加量為1.2%和1.5%時(shí),合金表現(xiàn)為脆性斷裂。對(duì)于Cu46.5Zr46.5Al7-xNbx(0≤x≤2.0)合金,當(dāng)Nb添加量為0.8%時(shí),材料的綜合力學(xué)性能得到了改善。金屬玻璃復(fù)合材料中B2-CuZr相增韌作用的機(jī)理一方面是在變形過程中B2-CuZr相的存在可以阻礙單一剪切帶的快速擴(kuò)展,同時(shí)由于晶體相與基體的彈性極限不同,在界面處造成應(yīng)力集中,這些應(yīng)力集中點(diǎn)是剪切帶的形核核心,促使形成多重剪切帶,避免了裂紋的過早形成;另一方面,“較軟”的B2-CuZr相在形變過程中會(huì)發(fā)生相變轉(zhuǎn)變?yōu)椤拜^硬”的馬氏體相,從而抑制了應(yīng)變軟化現(xiàn)象。然而,并不是合金中含有B2-CuZr相就能達(dá)到優(yōu)化材料力學(xué)性能的效果,只有分布均勻,尺寸均一,體積分?jǐn)?shù)適量的球狀B2-CuZr相才有可能優(yōu)化材料的力學(xué)性能。B2-CuZr相與金屬玻璃基體的納米壓痕測試結(jié)果表明,這兩類CuZrAlNb合金系中B2-CuZr相的顯微強(qiáng)度均低于對(duì)應(yīng)的基體的顯微強(qiáng)度,加載速率的大小對(duì)流變鋸齒現(xiàn)象影響明顯,材料的宏觀力學(xué)性能在一定程度上可以用兩相的顯微強(qiáng)度及流變鋸齒的數(shù)量來表征,兩相的顯微強(qiáng)度高則材料的宏觀拉伸強(qiáng)度高,流變鋸齒的數(shù)量多則材料的宏觀拉伸塑性好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.8

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本文編號(hào)：2404007