非晶合金具備優(yōu)異的物理化學(xué)性能,在電子、機(jī)械、化工、國防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。迄今,大塊非晶的低成本制備仍然是一個(gè)頗具挑戰(zhàn)性的難題,制約了非晶合金的應(yīng)用。本文以工業(yè)級(jí)原料采用銅模澆注法和熱型連鑄法制備了Zr_(55-x)Al_(10)Ni_5Cu_(30)Ti_x(x=0、1、3和5)合金試樣,研究了不同工藝條件對(duì)Zr基非晶合金組織和性能的影響,對(duì)塊體非晶合金的低成本制備具有一定的參考價(jià)值。首先采用銅模澆注法制備了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶合金樣品,并研究了澆注溫度、樣品尺寸對(duì)非晶形成能力及力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明澆注溫度對(duì)非晶合金的組織性能有重要影響。適當(dāng)高的澆注溫度,能夠減少晶態(tài)形核,提高非晶形成能力,從而制備出組織性能優(yōu)異的非晶合金。澆注溫度在900°C~1000°C時(shí),合金的非晶形成能力隨著熔體溫度的升高而增強(qiáng);澆注溫度超過1000°C時(shí),合金的冷卻速率下降,合金的非晶形成能力隨著熔體溫度的升高而減弱。非晶合金表征的硬度值遠(yuǎn)大于同組分普通合金的硬度值,說明非晶合金的力學(xué)性能明顯優(yōu)于同組分的普通合金,非晶組分越多,力學(xué)性能越好。非晶形成能力隨著合金樣品尺寸厚度的增加而減弱,尺寸厚度增加使合金的冷卻速率下降,合金的晶化程度隨之增加,非晶形成能力下降。采用水平連鑄法制備了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶合金,根據(jù)鋯基非晶合金的收縮特性確定了鑄型設(shè)計(jì)方案,并根據(jù)銅的導(dǎo)熱系數(shù)大的特性以及合金熔體自身性能等確定了連鑄實(shí)驗(yàn)中合適的型口溫度、固液界面位置、牽引速度和冷卻距離等工藝參數(shù)。具體工藝為:鑄型結(jié)構(gòu)為直筒型,型口溫度900°C~1000°C,固液界面位置5 mm~20 mm,牽引速度1 mm/s~9 mm/s,冷卻距離20 mm~60 mm,冷卻劑量3 L/min。通過對(duì)型口溫度和牽引速度這兩個(gè)重要的工藝參數(shù)的研究可以得出,型口溫度控制了熔體的起始溫度,當(dāng)型口溫度在900°C~1000°C范圍時(shí),型口溫度越高,溫度梯度越大,越有利于非晶的形成,所制得的合金性能和結(jié)構(gòu)越好,但是如果冷卻速度不夠,容易造成鑄件難以成型,凝固時(shí)不會(huì)形成非晶結(jié)構(gòu);如果型口溫度低于900°C,由于熔體溫度不夠高,容易使合金提前凝固,無法進(jìn)行連鑄,而且溫度梯度不夠,難以形成非晶結(jié)構(gòu)。牽引速度控制了熔體的冷卻速度,冷卻速度決定了鑄型內(nèi)外的溫度梯度。牽引速度在1 mm/s~9 mm/s范圍內(nèi),速度越快,冷卻速度越快,所得鑄件的非晶結(jié)構(gòu)越多,合金的硬度也越大。但是牽引速度過快,會(huì)導(dǎo)致合金脆性增大,韌性降低。采用銅模澆注法制備了Zr_(55-x)Al_(10)Ni_5Cu_(30)Ti_x(x=0、1、3和5)合金試樣,研究了Ti元素添加對(duì)鋯基非晶合金的玻璃形成能力、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明隨著Ti元素的含量由x=0增加到x=5,鋯基非晶合金的玻璃形成能力得到提高,但非晶態(tài)的穩(wěn)定性并不會(huì)隨Ti元素含量的增加而相應(yīng)提高;適量Ti元素的加入能夠有效改善合金的力學(xué)性能;非晶復(fù)合材料Zr_(54)Al_(10)Ni_5Cu_(30)Ti具有較好綜合力學(xué)性能,其斷裂強(qiáng)度達(dá)到1639.28 MPa,塑性應(yīng)變?yōu)?.1%,斷口平滑區(qū)分布著大面積細(xì)密且深的脈狀花紋。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG139.8
【部分圖文】：

>12%；3 個(gè)主要組元之間的混合熱為較大負(fù)值率 Rc金屬冷卻凝固時(shí)，發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，成為非晶時(shí)需能力的宏觀度量指標(biāo)[59]。而臨界冷卻速率可以即 TTT 曲線能夠直觀的反映出過冷高溫相在不變產(chǎn)物所占的百分?jǐn)?shù)（轉(zhuǎn)變開始及轉(zhuǎn)變終止）三線的左側(cè)為非晶態(tài)區(qū)，當(dāng)純金屬或合金從熔化狀的鼻尖相交便可以形成非晶。

圖 1.3 臨界冷卻速度和過冷液相區(qū)之間的關(guān)系The relationship between the critical cooling rate and the supercooled l金的制備方法晶形成能力的影響，非晶合金多以粉末、細(xì)絲、薄帶等低晶合金的問世是非晶合金材料制備技術(shù)的里程碑，其制備金的非均質(zhì)形核，因此在制備非晶合金中要對(duì)母合金反復(fù)純度來達(dá)到消除非均質(zhì)形核點(diǎn)的目的。目前，非晶合金的類，一類是直接凝固法，主要包括水淬法、銅模鑄造法、懸浮熔煉等。另一類是粉末固結(jié)成形法，即在過冷液相區(qū)晶粉末壓制成非晶合金。以下列舉了目前最為常用的非晶

圖 1.4 水淬法工作原理.4 Schematic diagram of water quenching metho熱裝置的下方放置一水冷銅模，熔融的金冷卻而獲得非晶合金。這種方法的關(guān)鍵在晶核，二是要保持良好的液流狀態(tài)，因?yàn)殂~[62]。但由于銅模冷卻速率的限制，制備出的
【參考文獻(xiàn)】

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