發(fā)布時間：2017-10-07 01:19

  本文關鍵詞：Zr基塊體非晶合金電塑性變形行為的研究

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【摘要】：塊體非晶合金的室溫脆性和難以加工性一直是阻礙其工業(yè)應用的主要問題,如何改善塊體非晶合金的室溫脆性,提高其塑性變形能力,一直是非晶合金研究領域的熱點問題。近年來,脈沖電流作為一種新的技術手段被引入到塊體非晶合金的研究中,利用脈沖電流在非晶合金中顯著的熱效應,可以實現(xiàn)非晶合金的快速熱塑性成形,然而這種方法與非晶合金的傳統(tǒng)熱塑性成形相比,只是改變了加熱方式而已,并無法有效地避免非晶晶化的發(fā)生。大量的研究表明,脈沖電流在晶態(tài)金屬中存在提高材料塑性的電塑性效應,塊體非晶合金中是否存在這種低溫電塑性效應,目前還沒有任何報道。在此背景下,本研究擬采用在塊體非晶合金拉伸變形中通入脈沖電流的方式,研究塊體非晶合金變形行為的變化,探索塊體非晶合金低溫電塑性的可能性。電阻率是影響脈沖電流熱效應的重要物理量,電阻率的大小強烈依賴于材料的溫度與結構變化,因此,有必要對非晶合金的電阻率進行測量和研究。首先,測量了Zr55Cu30Al10Ni5、Zr61Ti2Cu25Al12和Zr52.5Cu17.9Ni14.6Ti5Al10三種Zr基塊體非晶合金在連續(xù)升溫過程中的電阻率的變化,發(fā)現(xiàn)通過電阻率-溫度曲線的斜率變化可以很好地表征出非晶合金在升溫過程中的結構弛豫、晶化及晶相轉變等過程,但非晶的玻璃轉變過程卻無法清晰地反映出來。非晶合金結構中存在的局域原子團會隨溫度的變化而發(fā)生的有序-無序轉變,這可以用來解釋不同結構轉變引起的電阻率變化。利用電阻率法定義的結構轉變特征溫度也要比DSC測量的低很多。其次,研究了在脈沖電流下Zr55Cu30Al10Ni5塊體非晶合金的拉伸變形行為,發(fā)現(xiàn)脈沖電流能促使試樣發(fā)生明顯的塑性伸長,不同的電流參數下,非晶試樣能夠獲得15%~20%的拉伸應變量,而且試樣的抗拉強度和拉伸應變量強烈地依賴于脈沖電流的電流密度、電流脈寬以及拉伸的應變速率。拉伸過程中的溫度測量顯示,試樣在發(fā)生塑性變形時的最低溫度為280℃,這遠小于非晶合金的玻璃轉變點。試樣的應力-應變曲線均表現(xiàn)出類似于高溫不均勻粘滯性流變的特征,說明溫度在試樣的變形行為上起到了主導作用,而脈沖電流自身的電子效應會加速這個過程,促使塑性流變在較低的溫度下發(fā)生。最后,對變形后的試樣進行XRD、DSC和顯微硬度測試,發(fā)現(xiàn)試樣在發(fā)生塑性變形后仍保持完好的非晶態(tài)結構,玻璃轉變點Tg和晶化點Tx都發(fā)生了一定程度的降低,試樣靠近斷口的大變形區(qū)比相鄰的小變形區(qū)含有更多的自由體積,沿試樣的軸線方向,隨著變形的減小,試樣的顯微硬度呈逐漸增大的趨勢。并結合“剪切轉變區(qū)”(STZ)模型,對非晶合金中存在的電塑性機理進行定性的解釋。
【關鍵詞】：塊體非晶合金 電阻率 脈沖電流 塑性變形 電塑性
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 塊體非晶合金的發(fā)展概況10-12
• 1.2 塊體非晶合金的室溫脆性12-13
• 1.3 改善塊體非晶合金室溫脆性的方法13-18
• 1.4 脈沖電流在金屬材料研究中的應用18-24
• 1.5 本文的研究內容24-25
• 2 Zr基塊體非晶合金的熱電阻研究25-40
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實驗過程26-30
• 2.3 實驗結果與分析30-38
• 2.4 本章小結38-40
• 3 脈沖電流下塊體非晶合金的變形行為研究40-54
• 3.1 引言40-41
• 3.2 電塑性實驗設計41-43
• 3.3 實驗結果43-51
• 3.4 分析與討論51-52
• 3.5 本章小結52-54
• 4 電塑性形變對塊體非晶合金結構及性能的影響54-63
• 4.1 引言54
• 4.2 實驗過程54-55
• 4.3 實驗結果55-59
• 4.4 分析與討論59-62
• 4.5 本章小結62-63
• 5 全文總結63-66
• 5.1 獲得的主要結果63-64
• 5.2 本論文的創(chuàng)新之處64
• 5.3 課題展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-76
• 附錄攻讀碩士期間發(fā)表的論文76

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3 本報記者 倪e，

本文編號：986113