本文關(guān)鍵詞： 塊體金屬玻璃 連續(xù)制備工藝 顯微組織 力學(xué)性能 超塑性變形　出處：《大連理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：塊體金屬玻璃(BMG),也稱為塊體非晶合金,是一種在固態(tài)下具有短程有序而長(zhǎng)程無序的原子排列結(jié)構(gòu)方式的特殊合金,通常由現(xiàn)代快速凝固或近快速凝固的冶金工藝制備且具有玻璃態(tài)材料特性的新型合金材料。較之于結(jié)晶態(tài)的金屬材料,塊體金屬玻璃材料具備著更優(yōu)異的力學(xué)性能,物理性能與化學(xué)性能,以及很高的耐磨性,耐蝕性等特點(diǎn)。這些遠(yuǎn)超常規(guī)結(jié)晶態(tài)金屬材料的特點(diǎn)使塊體金屬玻璃在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域及功能材料領(lǐng)域中展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力,并引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的諸多關(guān)注。但塊體金屬玻璃成形方法發(fā)展尚未成熟,依然普遍存在著成本過高,同時(shí)制備條件過于苛刻,且制備效率低,因此僅能滿足小批量生產(chǎn),很大程度上對(duì)塊體金屬玻璃的商業(yè)化應(yīng)用與發(fā)展產(chǎn)生了限制。本研究室自主開發(fā)的的水平連續(xù)成型技術(shù)是一種將鑄坯沿水平方向向外牽引連續(xù)成型的先進(jìn)材料制備技術(shù),較之于常規(guī)金屬制備技術(shù),此制備技術(shù)的制備過程具有連續(xù)化的典型特點(diǎn),連續(xù)制備技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高塊體金屬玻璃制備的效率,同時(shí)降低其生產(chǎn)成本。因此,為實(shí)現(xiàn)塊體金屬玻璃的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),塊體金屬玻璃的連續(xù)制備技術(shù)的研究和完善具有著非凡的研究?jī)r(jià)值。本文關(guān)注點(diǎn)為塊體金屬玻璃的水平連續(xù)制備工藝參數(shù)的優(yōu)化,嘗試了塊體金屬玻璃連續(xù)制備更多的工藝參數(shù)。通過對(duì)塊體金屬玻璃連續(xù)制備過程中某些工藝參數(shù)的調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)塊體金屬玻璃材料連續(xù)制備技術(shù)的改進(jìn),并對(duì)不同工藝參數(shù)對(duì)塊體金屬玻璃在連續(xù)成型制備樣品進(jìn)行對(duì)比,以分析這些工藝參數(shù)的改變對(duì)樣品所產(chǎn)生的影響。塊狀金屬玻璃有著極高的強(qiáng)度與硬度,以及耐磨損等特性,這些特性也就決定了塊體金屬玻璃在室溫下難于切削和變形,同時(shí)由于其宏觀脆性的存在,室溫加工幾乎不可能進(jìn)行。針對(duì)塊體金屬玻璃的這一特性,作為傳統(tǒng)的金屬加工技術(shù)的替代技術(shù),以熱塑成型為基礎(chǔ)的加工方法在此可以得到應(yīng)用。其原理是將金屬加熱至一個(gè)過冷態(tài)的溫度范圍內(nèi),在這個(gè)溫度范圍內(nèi),這些塊狀金屬玻璃軟化為粘性流體,可在一定壓力下進(jìn)行變形加工。因此本文中將會(huì)討論在塊狀金屬玻璃連鑄樣品成功制備后如何進(jìn)行進(jìn)一步的進(jìn)行變形加工,并探討其在小型設(shè)備中的應(yīng)用前景。本文選用鋯基塊體金屬玻璃作為研究對(duì)象,鋯基塊體金屬玻璃具有較高的玻璃形成能力及熱穩(wěn)定性,臨界冷卻速率可達(dá)到10 K/s,過冷液相區(qū)間寬度可達(dá)90 K以上。同時(shí),鋯基塊體金屬玻璃也具有出色的力學(xué)性能,其斷裂強(qiáng)度可接近2 GPa,其彈性極限可接近2%,若作為結(jié)構(gòu)材料或功能材料具有非常巨大的發(fā)展?jié)摿�。因�?本文通過Zr55Cu30Ni5Al10合金成分研究了石墨-水冷銅復(fù)合鑄型結(jié)構(gòu)以及冷卻水量?jī)煞N工藝參數(shù)對(duì)塊體金屬玻璃連續(xù)成型樣品的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響。研究表明,改變石墨-水冷銅復(fù)合鑄型結(jié)構(gòu)或冷卻水量等凝固條件則會(huì)獲得不同顯微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的合金樣品。在保證其余工藝參數(shù)不變的條件下,隨著石墨流道嵌入復(fù)合鑄型的深度由5 mm增加到40mm,Zr55Cu30Ni5Al10合金樣品的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能都隨之改變。而在另一組實(shí)驗(yàn)中,同樣表明了在保證其余工藝參數(shù)不變的條件下,隨著冷卻水量由2 L/min增加到8 L/min, Zr55Cu30Ni5Al10合金樣品的顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能同樣隨之改變。通過兩方面的工藝優(yōu)化過程,得出較為理想的工藝參數(shù)后,應(yīng)用此工藝制備了(Cu47Zr45Al8)96Y4合金樣品,而后經(jīng)過顯微分析與力學(xué)性能檢測(cè),樣品除少量Y2O3顆粒外基本屬于玻璃結(jié)構(gòu),室溫?cái)嗔褟?qiáng)度強(qiáng)度達(dá)1.58GPa,維氏顯微硬度值為532 HV。本文還對(duì)Zr55Cu30Ni5Al10與(Cu47Zr45Al8)96Y4塊體金屬玻璃合金樣品分別進(jìn)行了剪切變形測(cè)試和壓縮變形測(cè)試,并對(duì)不同變形條件下得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線以及變形效果進(jìn)行了對(duì)比與分析。
[Abstract]:Bulk metallic glass (BMG), also known as the bulk amorphous alloy, is a solid with short-range ordering and atom long-range disordered structure of special alloy, new alloy materials usually by metallurgy process of modern rapid solidification or near rapid solidification preparation and has glassy materials. Metal compared with the crystalline material, bulk metallic glass materials with more excellent mechanical properties, physical properties and chemical properties, and high wear resistance, corrosion resistance and so on. These far more than conventional crystalline metal material characteristics make bulk metallic glass exhibits great potential in the field of structural materials and functional materials, and attracted a lot of attention of scholars at home and abroad. But the bulk metallic glass forming method of development is not yet mature, still exist at the same time, the cost is too high, the preparation conditions are too harsh, and preparation. 鐜囦綆,鍥犳浠呰兘婊¤凍灝忔壒閲忕敓浜，

本文編號(hào)：1531147