本文關(guān)鍵詞：Co及Nb添加對Cu-Zr-Al非晶復(fù)合材料微觀組織及力學(xué)性能影響

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【摘要】：本文以不同Co和Nb添加量的Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其復(fù)合材料為研究對象,通過電弧熔煉-銅模吸鑄法,制備了各成分的階梯試樣,并主要選取其中直徑3mm的樣品分析了不同Co和Nb添加量對Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其復(fù)合材料微觀組織結(jié)構(gòu)、晶化程度和壓縮變形行為及納米壓痕行為的影響。通過光學(xué)顯微、X射線衍射和透射電子顯微分析了不同Co和Nb添加量對Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其復(fù)合材料顯微組織結(jié)構(gòu)的影響;研究發(fā)現(xiàn),Co和Nb的添加都能提高合金的有序度,并在10nm左右的區(qū)域析出納米晶。通過差示掃描量熱(DSC)分析,研究了Co和Nb添加對合金晶化程度的影響。研究表明,隨著Co和Nb含量的提高,合金晶化體積分數(shù)升高。Co和Nb添加對合金的晶化激活能影響不大,進而確定了Co和Nb促進合金晶化的微觀機制是控制結(jié)晶相長大。但是Co和Nb含量的提高會減小合金的過冷液相溫度區(qū)間,從而降低合金的熱穩(wěn)定性,最終降低了合金的玻璃形成能力,促進合金中晶體相的形成。通過對非晶合金及其復(fù)合材料室溫壓縮變形行為研究,發(fā)現(xiàn)非晶合金中原位析出的晶體相能夠提高合金的壓縮變形塑性,并且在具有較大塑性變形能力的合金掃描斷口側(cè)表面上發(fā)現(xiàn)了大量的交叉剪切帶,分析得到合金塑性提高的機制是晶體相誘發(fā)剪切帶由單一局域的擴展轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同均勻的擴展,相應(yīng)的應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線上發(fā)現(xiàn)了對應(yīng)于剪切帶形核與擴展的鋸齒流變現(xiàn)象;其中Co和Nb添加量分別為0.5%和3.7%時合金的壓縮塑性最大,最大隨性變形量分別為11%和4%;合金在塑性變形過程中表現(xiàn)出應(yīng)變硬化,表明合金具有較好的塑性變形穩(wěn)定性。討論了直徑2mm的非晶合金及其復(fù)合材料壓縮變形行為,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)沒有Co和Nb添加的直徑2mm合金試樣相比直徑3mm合金試樣,表現(xiàn)出一定程度的壓縮塑性。Co和Nb添加對直徑2mm的合金壓縮塑性的影響類似于直徑3mm的試樣,即隨著添加量的增加,壓縮塑性先提高后降低。通過對Co添加量0.5%和Nb添加量3%非晶復(fù)合材料的非晶基體及其晶化相的納米壓痕分析,發(fā)現(xiàn)非晶基體在加載過程中發(fā)生了類似于壓縮塑性變形過程的鋸齒流變現(xiàn)象;另外,在實驗過程中發(fā)現(xiàn)在保壓階段合金發(fā)生了蠕變現(xiàn)象,即非線性的不穩(wěn)定蠕變和線性的穩(wěn)定蠕變;穩(wěn)態(tài)蠕變階段的應(yīng)力指數(shù)隨著保壓載荷水平的提高而增大,說明高載荷水平下合金的穩(wěn)定性較低;根據(jù)測試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)非晶相比晶體相有更高的硬度和彈性模量,且硬度和彈性模量大小受到加載條件的影響,高載荷水平下合金表現(xiàn)出更高的硬度和彈性模量值。
【關(guān)鍵詞】：Cu-Zr非晶復(fù)合材料 微觀組織 壓縮變形行為
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義10-11
• 1.2 非晶合金研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 非晶合金的發(fā)展歷程11-12
• 1.2.2 常見的非晶合金系12-13
• 1.3 非晶合金變形行為研究13-17
• 1.3.1 非晶合金變形行為研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 非晶合金變形特點15
• 1.3.3 非晶合金變形模型15-17
• 1.4 Cu-Zr基非晶合金17-21
• 1.4.1 Cu-Zr基非晶合金研究現(xiàn)狀17
• 1.4.2 元素摻雜對Cu-Zr基非晶合金組織及性能影響17-19
• 1.4.3 Cu-Zr-Al非晶合金19
• 1.4.4 Cu-Zr非晶合金應(yīng)用現(xiàn)狀及面臨的問題19-21
• 1.5 非晶復(fù)合材料研究現(xiàn)狀21-22
• 1.6 本課題研究內(nèi)容22-24
• 第2章 材料制備與研究方法24-28
• 2.1 Cu-Zr基合金階梯試樣的制備24
• 2.2 分析測試方法24-28
• 2.2.1 X射線衍射分析24-25
• 2.2.2 差示掃描量熱分析25
• 2.2.3 光學(xué)顯微組織分析25-26
• 2.2.4 掃描電鏡和能譜分析26
• 2.2.5 透射電子顯微鏡分析26
• 2.2.6 壓縮性能分析26-27
• 2.2.7 納米壓痕測試27-28
• 第3章 Co添加對Cu-Zr基非晶復(fù)合材料微觀組織及性能的影響28-57
• 3.1 引言28
• 3.2 顯微組織結(jié)構(gòu)分析28-37
• 3.2.1 X射線衍射分析28-29
• 3.2.2 差示掃描量熱分析29-32
• 3.2.3 光學(xué)顯微組織分析32
• 3.2.4 透射電子顯微分析32-37
• 3.3 力學(xué)性能分析37-42
• 3.3.1 壓縮性能分析38-39
• 3.3.2 納米壓痕測試39-42
• 3.4 壓縮斷口分析42-55
• 3.4.1 直徑 3mm壓縮斷口分析43-50
• 3.4.2 直徑 2mm壓縮斷口分析50-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 Nb添加對Cu-Zr基非晶復(fù)合材料微觀組織及性能的影響57-78
• 4.1 引言57
• 4.2 組織分析57-64
• 4.2.1 X射線衍射分析57-58
• 4.2.2 差示掃描量熱分析58-60
• 4.2.3 光學(xué)顯微組織分析60-61
• 4.2.4 透射電子顯微分析61-64
• 4.3 力學(xué)性能分析64-68
• 4.3.1 壓縮性能分析64-66
• 4.3.2 納米壓痕測試66-68
• 4.4 斷口分析68-76
• 4.4.1 直徑 3mm壓縮斷口分析68-73
• 4.4.2 直徑 2mm壓縮斷口分析73-76
• 4.5 本章小結(jié)76-78
• 結(jié)論78-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉金民;Zr基塊體非晶合金復(fù)合材料的制備與性能[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號：1115813