【摘要】：塊體非晶合金(BMGs)由于其特殊的結(jié)構(gòu)特征,具有優(yōu)異的物理、力學(xué)及化學(xué)性質(zhì),例如高的強(qiáng)度、大的彈性極限、良好的磁學(xué)性能與耐腐蝕性能等。BMGs可作為電力行業(yè)、國(guó)防工業(yè)、精密儀器等高新技術(shù)的關(guān)鍵材料,但是目前制備出的BMGs三維尺寸小,這極大的限制了BMGs在工程材料中的應(yīng)用。攪拌摩擦焊接(FSW)是一種固相焊接技術(shù),可以有效的增大非晶合金的尺寸,由于其焊接過程熱輸入量少,它容易使非晶合金母材在焊接過程中保持其亞穩(wěn)態(tài)的結(jié)構(gòu)。另外,BMGs在過冷液相區(qū)域內(nèi)具有很好的塑性流動(dòng)能力。所以FSW成為非晶合金尺寸增大的理想技術(shù)。本文以Cu_(36)Zr_(48)Ag_8Al_8塊體非晶合金為研究對(duì)象,在其過冷液相區(qū)域內(nèi)進(jìn)行攪拌摩擦焊接。首先對(duì)鑄態(tài)試樣進(jìn)行XRD、不同升溫速度的非等溫DSC分析發(fā)現(xiàn),隨著升溫速率的增加,該BMGs的過冷液相區(qū)向更高的溫度偏移,同時(shí)過冷液相區(qū)的寬度也變大,這說明具備很高升溫速率的加熱輔助裝置有利于該BMGs在過冷液相區(qū)域內(nèi)的焊接。通過等溫DSC發(fā)現(xiàn),在過冷液相區(qū)域內(nèi)的溫度下,該BMGs晶化前孕育期需要的時(shí)間為13 min,這要求BMGs的焊接過程在13 min之內(nèi)完成。根據(jù)上述的分析結(jié)果設(shè)計(jì)FSW的加熱輔助裝置、攪拌頭的尺寸和工藝參數(shù)。選定軸肩為12 mm,攪拌焊針為圓臺(tái)形的攪拌頭。同時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)焊接速度為20mm/min,旋轉(zhuǎn)速度為400 rpm,下壓量為0.1 mm時(shí),該非晶合金的焊縫成形最好。通過在預(yù)熱溫度為100℃、200℃、300℃下,利用上述的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。焊后發(fā)現(xiàn)在預(yù)熱100℃時(shí)成功得到了非晶態(tài)的焊接接頭。此外,該BMGs在預(yù)熱溫度200℃、300℃下焊接發(fā)生了晶化,并且在其晶化時(shí)析出相的順序?yàn)?非晶→Cu_(10)Zr_7+Cu Zr_2+非晶→Cu_(10)Zr_7+Cu Zr_2+Al_2Zr_3+非晶。從顯微維氏硬度發(fā)現(xiàn),在維氏壓痕周圍存在半圓形的剪切帶,同時(shí)焊縫焊核區(qū)域的硬度高于熱影響區(qū)域。通過焊接后的試樣做DSC發(fā)現(xiàn),維氏壓痕周圍半圓形剪切帶的數(shù)量與該非晶合金試樣內(nèi)部自由體積的含量成正比關(guān)系。最后對(duì)非晶態(tài)的焊接接頭與鑄態(tài)試樣做納米壓痕試驗(yàn),試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在加載階段,非晶態(tài)焊接接頭試樣發(fā)生的黏塑性變形少于鑄態(tài)試樣的;并且隨著加載速率的增加,在加載階段的黏塑性變形相應(yīng)的減少。在保載階段,隨著加載速率的增加蠕變位移也在相應(yīng)的增加,焊接接頭試樣發(fā)生的蠕變位移小于鑄態(tài)試樣的蠕變位移。通過EVEV模型擬合計(jì)算發(fā)現(xiàn),非晶態(tài)焊接接頭的蠕變?nèi)崃啃∮阼T態(tài)試樣的蠕變?nèi)崃?在延遲譜上存在兩個(gè)峰,并且非晶態(tài)焊接接頭延遲譜上的兩個(gè)峰比鑄態(tài)試樣的尖銳,說明這兩種試樣內(nèi)部均存在兩種不同類型的弛豫過程,且焊接接頭處的弛豫過程比鑄態(tài)試樣的更加嚴(yán)重。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG453.9

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4 本報(bào)記者 倪e，

本文編號(hào)：2589531