【摘要】：非晶合金不存在晶體的結(jié)構(gòu)缺陷,表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能和物理、化學性能,如高強度、高硬度、耐腐蝕以及良好的導磁性能等。因此,非晶合金具有廣泛的用途。但目前塊體非晶合金的制備普遍存在成本高,效率低的特點,不能實現(xiàn)連續(xù)制備,這極大地限制了非晶合金材料的應用發(fā)展。熱型連鑄工藝可實現(xiàn)合金的連續(xù)制備,是一種近凈成型技術,并能有效地提高非晶合金的制備效率。因此,對鋯基非晶合金連鑄工藝的研究具有重要意義。本文使用水平連鑄工藝手段制備Zr5 5Al10N i5Cu30合金,研究鋯基合金連鑄成型的工藝方案。通過調(diào)節(jié)連鑄工藝參數(shù)制備不同結(jié)構(gòu)的鋯基合金,分析工藝參數(shù)對鋯基合金結(jié)構(gòu)、性能的影響。最后分析連鑄工藝對鋯基合金非晶形成能力的影響,優(yōu)化工藝方案,實現(xiàn)鋯基非晶合金的連續(xù)制備。首先,使用銅模鑄造法熔煉工業(yè)純度的原料,制備出了具有較好非晶結(jié)構(gòu)的合金。研究了熔體溫度對鋯基合金非晶形成能力的影響,實驗結(jié)果表明:在合金熔點以上,隨著熔體溫度的適當增加,合金的非晶形成能力增強,制備合金樣品的維氏硬度值在540左右。實驗證明了工業(yè)純度的原料可以制備非晶合金。其次,通過連鑄法制備鋯基合金,確定了鋯基合金連鑄成型的工藝參數(shù)方案。熔體溫度在950℃~1000℃,保溫1h,牽引速率為1mm/s~9mm/s,型口溫度為850℃~1000℃時,連鑄出了最長1500mm,直徑為8mm的合金棒材。在其他工藝參數(shù)不變的條件下,隨著牽引速度的增加,合金中非晶組分越多。熔體加熱到1000℃,型口溫度在950℃左右,牽引速率在3mm/s~5 mm/s范圍時,連鑄出具有較好非晶形態(tài)的合金。測量其硬度,硬度值在600左右,遠遠大于晶態(tài)合金的數(shù)值。實驗證明使用熱型連鑄工藝制備非晶合金是可行的。
【圖文】：

提出用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度來判定非晶合金的形成理論，成為非晶合金研究的重要理論依據(jù)。人們開始研究價格低廉的且形成能力較強的普通金屬體系。圖1.1為不同體系非晶合金的最大尺寸及對應時間，從圖中可以看出，20世紀90年代以來，塊體非晶合金的發(fā)展得到突破性進展，在這一時期，非晶合金的體系不斷增多，尺寸不斷增大。特別是日本科學家Inoue等[ 19]探索出了Zr-Al-Ni-Cu等非晶形成能力強的合金體系。之后一系列大塊非晶合金體系如鎂基[ 20 ]、鐵基[ 21]、鎳基[ 22]等被挖掘出來。1.2 非晶合金的發(fā)展

公式中 G自由能之差； H為液固轉(zhuǎn)變時的焓變； S為液固轉(zhuǎn)變時的熵變。圖1.2 液態(tài)到晶態(tài)過程圖Fig.1.2 The process diagram of liquid to crystaline合金凝固的過程是由高能態(tài)向低能態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，吉布斯自由能之差越小，越有利于非晶的形成，，則該體系非晶形成能力強。金屬間化合物一般比非晶態(tài)物質(zhì)的自由能還低，亞穩(wěn)態(tài)的非晶相既然存在，說明非晶態(tài)的形成還有動力學上的優(yōu)勢。因此說明熱力學條件是非晶態(tài)形成的必要條件。1.3.2 非晶形成的動力學判據(jù)從動力學的角度考慮，熔體在凝固結(jié)晶的過程需要克服一定的勢壘，其中包括形成新的界面所需要消耗的界面能以及供晶核長大所需要的活化能。當需要克服較大的勢壘時，如粘度增大，冷卻速率加快，質(zhì)點無規(guī)則排列，就會導致晶核形成和晶體長大困難，有利于非晶合金的形成[ 25]。因此，非晶態(tài)合金的形成的條件就是使液態(tài)合金冷卻到非晶轉(zhuǎn)變溫度以下不發(fā)生或不易發(fā)生結(jié)晶的條件
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8;TG249.7

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 曉敏;生產(chǎn)非晶合金絲的新工藝[J];金屬功能材料;2001年03期

2 黃智,白海洋,景秀年,王志新,王萬錄;非晶合金中的低溫電阻率極小行為研究[J];物理學報;2004年10期

3 王曉軍;陳學定;夏天東;康凱;彭彪林;;非晶合金應用現(xiàn)狀[J];材料導報;2006年10期

4 汪衛(wèi)華;;非晶合金塑性研究的新進展[J];自然雜志;2006年06期

5 李雷鳴;徐錦鋒;;大體積非晶合金的制備技術[J];鑄造技術;2007年10期

6 ;第4屆全國非晶合金及其復合材料學術會議召開[J];科學通報;2007年23期

7 張哲峰;伍復發(fā);范吉堂;張輝;;非晶合金材料的變形與斷裂[J];中國科學(G輯:物理學 力學 天文學);2008年04期

8 伍復發(fā);張哲峰;;非晶合金的變形與斷裂行為[J];中國基礎科學;2008年04期

9 侯軼軒;;淺談非晶合金材料的變形與斷裂[J];科協(xié)論壇(下半月);2009年05期

10 姜大偉;牛玉超;賈強;趙紅;;非晶合金拉應力流變測量實驗裝置的研制[J];實驗室研究與探索;2010年08期

相關會議論文 前10條

1 孫兵兵;王艷波;文軍;楊海;隋曼齡;;電鏡樣品制備方法對非晶合金結(jié)構(gòu)的影響[A];2006年全國電子顯微學會議論文集[C];2006年

2 孫笠;崔振江;宋啟洪;王景唐;;用于多相催化的非晶合金催化劑[A];首屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];1992年

3 陳艷;蔣敏強;魏宇杰;戴蘭宏;;基于原子結(jié)構(gòu)及相互作用勢的非晶合金斷裂準則[A];第十二屆全國物理力學學術會議論文摘要集[C];2012年

4 肖勛;張春華;;硅鋼與非晶合金使用情況的比較以及材料的改善建議[A];2010第11屆中國電工鋼專業(yè)學術年會論文集[C];2010年

5 房衛(wèi)萍;楊凱珍;張宇鵬;劉鳳美;劉正林;劉師田;易江龍;許磊;;低碳經(jīng)濟下的非晶合金發(fā)展與應用[A];低碳技術與材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會論文集[C];2010年

6 沈?qū)幐?張國勝;王西科;楊占勝;;大比表面積非晶合金催化材料的研究[A];2000年材料科學與工程新進展（下）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

7 盧志超;李德仁;周少雄;;非晶合金絲的制備及巨磁阻抗效應的應用[A];2000年材料科學與工程新進展（下）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

8 邢力謙;;非晶合金的應用及進一步研究[A];科技、工程與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學術年會論文集[C];2004年

9 郭文全;王景唐;;描述非晶合金粘度與其熔體粘度關系的公式[A];首屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];1992年

10 馮翔;楊玉英;江道祥;;非晶合金材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初探[A];2011年安徽省科協(xié)年會——機械工程分年會論文集[C];2011年

相關重要報紙文章 前10條

1 謝斌　王琳;非晶合金產(chǎn)品前景看好[N];中國電力報;2007年

2 謝斌　王琳;順特電氣：推廣非晶合金產(chǎn)品[N];中國電力報;2007年

3 本報記者 倪e

本文編號：2573082