Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)塊體非晶合金成分對力學性能的影響研究
發(fā)布時間:2021-01-07 02:27
Zr基非晶合金體系擁有較大的玻璃形成能力和較寬的過冷液相區(qū),可以用簡單的設備制備出質量較好的大塊體非晶合金,同時還擁有一系列優(yōu)異的力學性能,如高的強度硬度、高的彈性極限等,是目前所有非晶合金體系中最有希望應用于工程結構材料。但作為工程結構材料其玻璃形成能力仍然有限,且室溫塑性差,這兩個因素極大的限制其工程應用。本文致力于對合金成分進行微調和對其進行微合金化來提高非晶合金的玻璃形成能力及室溫塑性,同時探索合金成分微調和微合金化對其綜合力學性能的影響。本論文通過銅模噴鑄法制備出圓柱狀、片狀和板條狀等樣品,利用切割機將其加工成測試所需要樣品形狀,采用X射線衍射儀(XRD)和雙球差透射電鏡(TEM)表征樣品的晶體結構,利用高溫差式掃描量熱儀(DSC)分析樣品的熱學參數(shù),使用萬能材料試驗機、納米壓痕儀等儀器設備測試樣品的拉伸、壓縮、三點彎曲、彈性模量、硬度等力學性能,并對其結果和形成機理進行分析研究。通過對ZrCuNiAlNb體系非晶合金中Cu元素進行成分微調,結果表明,在研究范圍內隨著Cu元素含量的增加,ZrCuNiAlNb非晶合金的玻璃形成能力、屈服強度、壓縮強度、壓縮塑性和缺口韌性均先增大...
【文章來源】:深圳大學廣東省
【文章頁數(shù)】:77 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
一般晶態(tài)金屬材料與非晶態(tài)金屬材料的原子結構區(qū)別非晶合金從發(fā)現(xiàn)到今天只有短短100年左右的歷史,發(fā)展歷程大致可以分為三個階
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)塊體非晶合金成分對力學性能的影響研究8表1-2非晶合金的特性及應用展望基本特征應用領域基本特征應用領域高強度高性能結構材料高黏滯流動性復寫材料高硬度模具材料高彎曲比連接材料高斷裂韌性復合材料優(yōu)良軟磁性軟磁材料高生物相容性生物醫(yī)用材料高頻磁導率光學精密材料高疲勞強度工具材料高磁致伸縮高磁致伸縮材料高彈性能體育用品高效電極(氯氣)電極材料高抗腐蝕性耐腐蝕材料高儲氫性儲氫材料高耐磨性切削材料圖1-2非晶合金在精密機械、信息通訊、航天航空器件、國防工業(yè)等方面的應用1.5.1體育用品塊體非晶合金在體育器械方面擁有廣闊的應用前景,它所能提供的高性能主要表現(xiàn)在以下幾個方面:強度是其他材料的3倍,抗永久變形能力比普通金屬高2-3倍,硬度約是不銹鋼和鈦的2倍,彈性是超級金屬的3-4倍,密度介于鈦和鋼之間,優(yōu)異的固有
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)塊體非晶合金成分對力學性能的影響研究14表2-2制備合金所使用原材料的名稱、規(guī)格、純度及生產廠家原材料名稱規(guī)格純度生產廠家鋯(Zr)棒狀99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司銅(Cu)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鎳(Ni)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鋁(Al)塊狀99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鈮(Nb)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鈦(Ti)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司2.3母合金熔煉及塊體非晶合金樣品制備2.3.1母合金的熔煉本文研究選擇兩個Zr基非晶合金體系共9個成分,分別為Zr(56-x)Cu(7.5+x)Ni17.5Al15Nb4(x=0,2,4,6,8)和Zr(53.5-x)NbxCu24Ni9.5Al7Ti6(x=0,1.5,3,4.5)。首先把純度為99.99wt%的金屬原料分別用乙醇在超聲波清洗機中清洗半個小時,去除純金屬表面在生產過程中吸附的油脂和灰塵等污染物,清洗完畢取出晾干備用。用稱量計算軟件將體系中各組元間原子百分比換算成質量百分比,再用高精度電子分析天平稱取相應質量的原材料,為了確保所熔煉出的母合金是成分配比準確,每次稱量時精確到0.001g,單個母合金質量約在30g左右。圖2-1(a)母合金配料,(b)熔煉后的母合金如上圖2-1(a)所示,將配好的原材料放在真空電弧熔煉爐內的水冷銅盤中,關好爐體后先打開機械泵將爐內空氣抽出,關閉機械泵,充入高純氬氣進行洗氣,再打開機械
本文編號:2961717
【文章來源】:深圳大學廣東省
【文章頁數(shù)】:77 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
一般晶態(tài)金屬材料與非晶態(tài)金屬材料的原子結構區(qū)別非晶合金從發(fā)現(xiàn)到今天只有短短100年左右的歷史,發(fā)展歷程大致可以分為三個階
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)塊體非晶合金成分對力學性能的影響研究8表1-2非晶合金的特性及應用展望基本特征應用領域基本特征應用領域高強度高性能結構材料高黏滯流動性復寫材料高硬度模具材料高彎曲比連接材料高斷裂韌性復合材料優(yōu)良軟磁性軟磁材料高生物相容性生物醫(yī)用材料高頻磁導率光學精密材料高疲勞強度工具材料高磁致伸縮高磁致伸縮材料高彈性能體育用品高效電極(氯氣)電極材料高抗腐蝕性耐腐蝕材料高儲氫性儲氫材料高耐磨性切削材料圖1-2非晶合金在精密機械、信息通訊、航天航空器件、國防工業(yè)等方面的應用1.5.1體育用品塊體非晶合金在體育器械方面擁有廣闊的應用前景,它所能提供的高性能主要表現(xiàn)在以下幾個方面:強度是其他材料的3倍,抗永久變形能力比普通金屬高2-3倍,硬度約是不銹鋼和鈦的2倍,彈性是超級金屬的3-4倍,密度介于鈦和鋼之間,優(yōu)異的固有
Zr-Cu-Ni-Al-Nb(Ti)塊體非晶合金成分對力學性能的影響研究14表2-2制備合金所使用原材料的名稱、規(guī)格、純度及生產廠家原材料名稱規(guī)格純度生產廠家鋯(Zr)棒狀99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司銅(Cu)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鎳(Ni)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鋁(Al)塊狀99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鈮(Nb)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司鈦(Ti)2*10mm99.99wt%北京中金研新材料科技有限公司2.3母合金熔煉及塊體非晶合金樣品制備2.3.1母合金的熔煉本文研究選擇兩個Zr基非晶合金體系共9個成分,分別為Zr(56-x)Cu(7.5+x)Ni17.5Al15Nb4(x=0,2,4,6,8)和Zr(53.5-x)NbxCu24Ni9.5Al7Ti6(x=0,1.5,3,4.5)。首先把純度為99.99wt%的金屬原料分別用乙醇在超聲波清洗機中清洗半個小時,去除純金屬表面在生產過程中吸附的油脂和灰塵等污染物,清洗完畢取出晾干備用。用稱量計算軟件將體系中各組元間原子百分比換算成質量百分比,再用高精度電子分析天平稱取相應質量的原材料,為了確保所熔煉出的母合金是成分配比準確,每次稱量時精確到0.001g,單個母合金質量約在30g左右。圖2-1(a)母合金配料,(b)熔煉后的母合金如上圖2-1(a)所示,將配好的原材料放在真空電弧熔煉爐內的水冷銅盤中,關好爐體后先打開機械泵將爐內空氣抽出,關閉機械泵,充入高純氬氣進行洗氣,再打開機械
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