本文關鍵詞：鋯基非晶合金表面鍍膜及其增韌機理的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：塊體非晶合金由于其本身長程無序的結構特點而具有許多獨特的性能。例如高硬度和高彈性極限以及良好的耐蝕和耐磨損性能。此外由于塊體非晶合金在結構和功能材料的潛在應用價值獲得了廣泛的關注。一般而言,這些卓越的性能往往伴隨著室溫下的低塑性。本研究表明非晶合金的變形主要依賴于在變形過程中剪切帶的形成,這不同于傳統(tǒng)晶態(tài)材料的變形機制。力學加載過程中,非晶合金在沒有任何阻礙的情況下剪切帶會高度局域化進而產生剪切軟化而引起非晶合金的破壞。這一災難性的脆性破壞嚴重地限制了非晶合金在室溫下作為結構材料的應用。本研究在非晶合金表面沉積了三種不同的鍍層。其一,在成分為Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5(Vit.105)的非晶合金表面通過電鍍的方法沉積晶體銅膜,并且研究了銅鍍層對非晶合金在室溫加載時的壓縮力學性能和鋸齒流變行為的影響;其二,采用化學鍍的方法在成分為Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(Vit.1)的非晶合金表面沉積Ni-P非晶合金鍍層,并研究了鍍膜層對非晶合金在室溫下壓縮力學性能的影響;其三,同樣選擇成分為Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(Vit.1)的非晶合金基體,采用電鍍以及化學鍍相結合的方法在其表面鍍Ni和Ni-P雙層膜,研究多層鍍層在室溫下對非晶合金的力學行為的影響,并且比較單層膜和多層膜對力學行為影響的差別。本研究的結果總結如下:(1)對鍍膜和未鍍膜的Vit.105非晶合金的實驗結果表明銅鍍層提高了非晶合金在室溫下的壓縮塑性。厚度為161.1μm銅鍍層使非晶合金的室溫壓縮塑性提高到6.1%,而未鍍膜樣品塑性僅為1.7%,鍍膜后樣品的塑性提高了三倍。這主要是由于變形過程中銅鍍層吸收應變能并且限制剪切帶的擴展,從而導致非晶合金在室溫下的塑性提高。此外,比較不同厚度鍍層發(fā)現(xiàn),鍍層越厚非晶合金的室溫塑性提高的幅度越大。(2)鋸齒流變行為是在反復的加載和卸載過程中形成,并且鍍膜后的樣品的鋸齒流變行為表明銅鍍層提高了非晶合金的塑性。結果表明具有不同厚度的鍍層的非晶合金的鋸齒流變行為比未鍍膜樣品的更加穩(wěn)定。(3)采用化學鍍的方法在成分為Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(Vit.1)的非晶合金表面沉積具有不同p H和厚度的Ni-P合金鍍層。其中鍍層的磷含量明顯受到p H值的影響。根據(jù)XRD測試結果表明不同的p H值會對Ni-P合金鍍層的結構產生影響。(4)在非晶合金表面鍍Ni-P非晶鍍層形成了特殊的非晶/非晶的層狀結構并且呈現(xiàn)出大的塑性。其中鍍層厚度為86.5μm的非晶合金的室溫塑性為10.6%是未鍍膜樣品的5.9倍。這是由于非晶鍍層提供的徑向束縛力而導致在鍍層與非晶合金界面形成高密度的剪切帶。(5)結合電鍍和化學鍍的方法在鋯基非晶表面鍍Ni和Ni-P雙層膜。沉積鍍層后,Ni-P/Ni/Vit.1形成了非晶/晶體/非晶的三明治特殊結構。由納米探針實驗證明,由此得到的結構同時形成了硬/軟/硬的特殊復合材料,并且這種結構使得非晶合金室溫下的最大塑性可以達到21.3%,是未鍍膜Vit.1非晶合金塑性的11.2倍。這一結果表明多層鍍膜對非晶合金的室溫下的壓縮塑性的提高程度要遠高于單層鍍膜。
【關鍵詞】：塊體非晶合金 非晶復合材料 化學鍍 電鍍 力學性能 剪切帶
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 非晶合金材料概述11-16
• 1.1.1 非晶合金的定義11-12
• 1.1.2 非晶合金的發(fā)展概況12-14
• 1.1.3 非晶合金的性能14-16
• 1.2 非晶合金形成的基本原理16-17
• 1.2.1 非晶合金形成的熱力學條件16-17
• 1.2.2 非晶合金形成的動力學條件17
• 1.3 非晶合金及其復合材料的制備方法17-18
• 1.3.1 吸鑄法17-18
• 1.3.2 定向凝固法18
• 1.3.3 水淬法18
• 1.3.4 高壓鑄造法18
• 1.4 非晶合金的應用18-20
• 1.5 本研究的意義20-23
• 第二章 非晶合金材料的鍍膜及表征23-29
• 2.1 實驗樣品制備23-24
• 2.1.1 原料的配置23
• 2.1.2 塊體非晶合金的制備23-24
• 2.1.3 實驗樣品的制備24
• 2.2 電鍍和化學鍍工藝24-26
• 2.2.1 電鍍銅和電鍍鎳工藝24-25
• 2.2.2 化學鍍鎳磷合金工藝25-26
• 2.3 力學性能測試26-27
• 2.3.1 準靜態(tài)壓縮測試26
• 2.3.2 納米探針測試26-27
• 2.4 成分及形貌分析27-29
• 2.4.1 XRD射線衍射分析27
• 2.4.2 金相顯微鏡27
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡27-29
• 第三章 電鍍銅對非晶合金力學性能的影響29-39
• 引言29
• 3.1 電鍍銅的實驗原理29-30
• 3.2 電鍍銅非晶合金的力學性能30-37
• 3.3 本章小結37-39
• 第四章 化學鍍鎳磷合金對非晶合金力學性能的影響39-47
• 引言39
• 4.1 化學鍍鎳磷合金機理39-41
• 4.2 化學鍍鎳磷合金后的力學性能41-46
• 4.3 本章小結46-47
• 第五章 雙層膜鍍對非晶合金力學性能的影響47-59
• 引言47
• 5.1 鍍雙層膜的實驗原理過程47-48
• 5.2 鍍雙層膜非晶合金的力學性能48-57
• 5.3 本章小結57-59
• 第六章 結論59-61
• 參考文獻61-67
• 致謝67-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文69

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3 本報記者 倪e，

本文編號：305755