近年來(lái),非晶態(tài)合金微觀上表現(xiàn)為短程有序,結(jié)構(gòu)獨(dú)特,使其具備優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的力學(xué)性能。另外,許多非晶合金材料并不具備完整的晶粒結(jié)構(gòu),使其具備優(yōu)良的磁性能和較好的抗腐蝕性能,有望在生物、醫(yī)療、航空航天、電子科技等諸多領(lǐng)域成為具有廣闊應(yīng)用前景的材料。然而,如果選擇采用鑄造工藝成形非晶合金,為了獲得輪廓較為清晰、外形完好的非晶合金鑄件,通常要求合金液體緩慢冷卻,但是要獲得完全非晶態(tài)結(jié)構(gòu),又要求合金熔體必須達(dá)到較大的冷卻速度,這是采用鑄造工藝成形非晶合金過(guò)程中的一個(gè)長(zhǎng)期存在的矛盾�；诖�,本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,研究粘度參數(shù)對(duì)潤(rùn)濕過(guò)程的影響,嘗試增加模具表面紋路來(lái)改善流動(dòng)性,以及鑄造工藝參數(shù)的變化來(lái)提高較高粘度的非晶合金的鑄造充型能力,初步給出了Zr基非晶反射鏡成型過(guò)程適合的工藝條件。通過(guò)對(duì)ZL104與Al87Ni10Pr3合金以及Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5三種不同合金相關(guān)熱物性參數(shù)的分析,建立了粘度與表面張力以及金屬液對(duì)鑄型潤(rùn)濕特性之間的關(guān)系,通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)理論和狀態(tài)方程途徑結(jié)合可以推導(dǎo)得到潤(rùn)濕角和表面張力之間的關(guān)系（?）,鑄型基底材料相同時(shí),熔體與... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

晶體與非晶體的自由能對(duì)比圖[4]

ФЪ純沙尚�。尽管震}且桓鐾黃菩緣慕?梗??墻鶚纛儷殺竟?擼?鱸諮?術(shù)方面有較多的研究。上世紀(jì)80年代末，Inoue等人[9]制備了棒材非晶合金，其成分為L(zhǎng)a55Al25Ni20，這是第一次制備出大塊非晶合金中沒(méi)有貴金屬元素。從上世紀(jì)末開(kāi)始，大塊金屬玻璃的研究出現(xiàn)了許多新的進(jìn)展成果[10]。1993年，Johnson通過(guò)水淬在Zr-Ti-Be-Ni-Cu系統(tǒng)中形成了直徑為12mm的塊狀玻璃合金棒。從那時(shí)起，對(duì)穩(wěn)定的過(guò)冷液體和塊狀玻璃合金的研究引起人們的迅速關(guān)注。在接下來(lái)的幾十年中，穩(wěn)定的過(guò)冷液體和塊狀玻璃態(tài)合金受到了廣泛的研究[11]。圖1-2為在各種合金系中開(kāi)發(fā)的創(chuàng)紀(jì)錄尺寸的大塊金屬玻璃（BMG）及其發(fā)現(xiàn)年份[7]。圖1-2在各種合金系中創(chuàng)紀(jì)錄尺寸的大塊金屬玻璃（BMG）及其發(fā)現(xiàn)年份[7]1.2.2非晶合金的制備技術(shù)隨著科技的高速發(fā)展，出現(xiàn)了許多可以用來(lái)制備非晶合金的工藝方法，近年來(lái)，出現(xiàn)了一些一些新的成型工藝用于制備非晶合金，目前成形方法主要基于以下兩種：凝固法和固化法[12]。1.2.2.1水淬法水淬法是指將石英管抽成10-3Pa的高真空狀態(tài)，將其中的母合金加熱到熔化后，將其與石英管一起迅速置于水中，以此來(lái)獲得足夠大的冷卻速度，從而制備出塊體金屬玻璃。水淬法相比于其他方法操作較為簡(jiǎn)單，冷卻速率較大，而通過(guò)此方法制備得到的非晶合金表面比較光潔，因此經(jīng)常用于制備非晶合金。黎業(yè)生等通過(guò)水淬法制備出了2mm左右的兩種成分的片狀非晶合金，一種是Mg65Cu25Y10，另一種是Mg60Cu30YI0，并通過(guò)熱穩(wěn)定性分析得到Mg65Cu25Y10和Mg60Cu30YI0的過(guò)冷液態(tài)區(qū)寬△Tx=Tx-Tg和約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg/Tm）分別為55.9K，0.559；48.3K，0.563。表明Mg60Cu30YI0比Mg65Cu25Y10更不容易形成非晶合金。Mg60Cu30Y

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4金屬玻璃的DTA曲線[13]。圖1-3水淬Mg65Cu25Y10(a)和Mg60Cu30YI0(b)合金的DTA曲線(加熱速率為20K/min)[13]季穎斐[14]等通過(guò)水淬獲得Zr41Ti14Ni8Cu12.5Be22.5Fe2大塊非晶合金。上海大學(xué)的肖學(xué)山[15]等人用水淬法制備研究了W絲/Zr基棒材。Tang等[16]使用金相方法優(yōu)化非晶合金尺寸，開(kāi)發(fā)了基于TiZr的大塊非晶合金，選擇了由初級(jí)自由樹(shù)枝狀形態(tài)的β-Ti相和非晶態(tài)基質(zhì)組成的特殊結(jié)構(gòu)。非晶相會(huì)抑制住晶相的生長(zhǎng)�；谶@種相組成，開(kāi)發(fā)了直徑超過(guò)50mm且性能優(yōu)異的一類(lèi)TiZr基（Ti36.1Zr33.2Ni5.8Be24.9）100-xCux（x=5、7和9），通過(guò)使用水淬技術(shù)成功制備。水淬法適合于形成塊狀非晶態(tài)合金，易于操作并且易達(dá)到較高的冷卻速度。但是石英管會(huì)與母體材料發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生污染，母體材料更不容易形成非晶，反應(yīng)物的形成一方面影響液體的冷卻速度，另一方面容易形成異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)，影響B(tài)MG的形成。因此，此方法只可應(yīng)用于較大玻璃成型能力的系統(tǒng)。1.2.2.2銅模鑄造法由于金屬銅儲(chǔ)存和傳導(dǎo)熱量的能力較強(qiáng)，因而在鑄造中可以使鑄件獲得適合的冷卻速率，是金屬型鑄造中較為常見(jiàn)的一種鑄型材料。而塊體非晶合金成形的最廣泛使用的方法就是銅模鑄造法[17]。如圖1-4所示[8]，銅模鑄造法的原理是將熔融合金直接澆注到由金屬銅制成的有一定形狀的金屬型模具中，在銅的較大導(dǎo)熱系數(shù)下完成快速降溫。非晶合金銅模鑄造中臨界冷卻速率受到熔體的熔煉次數(shù)的較大影響，多次熔煉可以消除熔融金屬液中的形核質(zhì)點(diǎn)，提高了金屬液純度，但是金屬液在冷卻過(guò)程中的的臨界冷卻速度下降明顯，因此更加適用于較大尺寸的鑄件成形。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于華鑄CAE的航空發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金傳動(dòng)件鑄造數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化[J]. 黃進(jìn),張勇佳,殷亞軍,歐陽(yáng)春芳,連凱文.  特種鑄造及有色合金. 2019(08)
[2]基于Procast的上傾倒框鑄造工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]. 劉藝,王華.  熱加工工藝. 2019(15)
[3]鑄造充型過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 闞精誠(chéng),劉繼廣,楊友文,方曉剛.  熱加工工藝. 2019(13)
[4]特種X-Cr-V非晶合金帶的制備及力學(xué)性能研究[J]. 韓小軍.  產(chǎn)業(yè)與科技論壇. 2018(23)
[5]塊體非晶合金鑄造成形的研究現(xiàn)狀[J]. 楊玉婧,劉文超,郭棟,程冰瑤,馬明臻,張新宇,劉日平.  特種鑄造及有色合金. 2017(12)
[6]大塊非晶合金研究進(jìn)展[J]. 王立強(qiáng),翟慎秋,丁銳,劉俊成.  鑄造技術(shù). 2017(02)
[7]非晶合金的性能、形成機(jī)理及應(yīng)用[J]. 李翔,呂方,陳晨,趙旭,劉芳.  有色金屬材料與工程. 2016(05)
[8]Recent Developments in Functional Crystals in China[J]. Jiyang Wang,Haohai Yu,Yicheng Wu,Robert Boughton.  Engineering. 2015(02)
[9]Thermal stability and magnetic properties of Fe–Co–M–Zr–Nb–Ge–B（M=Mo, Cr） bulk metallic glasses[J]. Min Xu,Qunjiao Wang.  Progress in Natural Science:Materials International. 2014(02)
[10]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華.  物理學(xué)進(jìn)展. 2013(05)

博士論文
[1]塊體TiZr基非晶合金復(fù)合材料制備及組織與性能[D]. 馬德強(qiáng).燕山大學(xué) 2015
[2]基于有限差分法的鑄造熱應(yīng)力數(shù)值模擬[D]. 王躍平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]A356合金熔體調(diào)控對(duì)流動(dòng)性的影響機(jī)理研究[D]. 起華榮.昆明理工大學(xué) 2009

碩士論文
[1]磁導(dǎo)航磁芯用軟磁鈷基非晶合金的制備及其軟磁性能研究[D]. 劉菲菲.湘潭大學(xué) 2019
[2]鋁熔體與表面涂鍍基底的潤(rùn)濕行為研究[D]. 徐雪源.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2019
[3]Fe-Si-B-P-C合金熔體粘度和表面張力的研究[D]. 李穎.鋼鐵研究總院 2018
[4]鎂基塊體非晶合金的成型過(guò)程及組織缺陷研究[D]. 楊勇.上海工程技術(shù)大學(xué) 2016
[5]Cu-Zr-Al-Dy非晶合金晶化動(dòng)力學(xué)及其力學(xué)性能的研究[D]. 崔立治.蘭州理工大學(xué) 2014
[6]機(jī)械振動(dòng)對(duì)液態(tài)金屬表面張力的影響[D]. 談世棟.重慶大學(xué) 2014
[7]空間相機(jī)800mm口徑反射鏡與支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 王欣.中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所） 2014
[8]空間大口徑反射鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)及其支撐技術(shù)研究[D]. 王超.中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所） 2014
[9]大塊銅基非晶合金制備與性能研究[D]. 楊珂.西安工業(yè)大學(xué) 2014
[10]基于VOF方法的氣—液兩相流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算[D]. 戴得志.南京航空航天大學(xué) 2014



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