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Nb添加對CuZrAl合金微觀組織及力學性能的影響

發(fā)布時間:2019-01-07 18:50
【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性能,探討了兩種CuZrAlNb合金系的微觀形貌與力學性能之間的聯(lián)系。對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Nb含量為0.3%和2.0%時,Cu48Zr48-xAl4Nbx(x=0.3,2.0)合金中析出的晶體相增多,促進了合金中第二相的形核與長大,當x=0.8和1.5時,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數(shù)基本不變,對合金的玻璃形成能力沒有影響。同時,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,該合金系基本上是完全金屬玻璃結構,當直徑為5mm和6mm時,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Nb的添加量增加到1.5%時,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擴散。當合金的成分相同直徑不同時,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數(shù)隨著直徑的增加而增加,對于Cu46.5Zr46.5Al7合金,Nb添加量為0.3%和2.0%時,合金的微觀結構基本不發(fā)生變化,均為塊體金屬玻璃。通過對直徑3mm的Cu48Zr48-xAl4Nbx(0≤x≤2.0)金屬玻璃復合材料的拉伸測試發(fā)現(xiàn),x=0,0.3,0.8和2.0時,合金均表現(xiàn)出顯著的加工硬化能力,只有當Nb的添加量為0.8%時,合金還兼具有較大的塑性變形能力和高強度,表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學性能。當Nb的添加量為1.2%和1.5%時,合金表現(xiàn)為脆性斷裂。對于Cu46.5Zr46.5Al7-xNbx(0≤x≤2.0)合金,當Nb添加量為0.8%時,材料的綜合力學性能得到了改善。金屬玻璃復合材料中B2-CuZr相增韌作用的機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展,同時由于晶體相與基體的彈性極限不同,在界面處造成應力集中,這些應力集中點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相在形變過程中會發(fā)生相變轉變?yōu)椤拜^硬”的馬氏體相,從而抑制了應變軟化現(xiàn)象。然而,并不是合金中含有B2-CuZr相就能達到優(yōu)化材料力學性能的效果,只有分布均勻,尺寸均一,體積分數(shù)適量的球狀B2-CuZr相才有可能優(yōu)化材料的力學性能。B2-CuZr相與金屬玻璃基體的納米壓痕測試結果表明,這兩類CuZrAlNb合金系中B2-CuZr相的顯微強度均低于對應的基體的顯微強度,加載速率的大小對流變鋸齒現(xiàn)象影響明顯,材料的宏觀力學性能在一定程度上可以用兩相的顯微強度及流變鋸齒的數(shù)量來表征,兩相的顯微強度高則材料的宏觀拉伸強度高,流變鋸齒的數(shù)量多則材料的宏觀拉伸塑性好。
[Abstract]:......
【學位授予單位】:遼寧工業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:TG139.8

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本文編號:2404007

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