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《大连理工大学》 2008年
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Cu-Zr-Al系Cu基块状非晶合金弹性性能超声无损评价

李丽  
【摘要】: 非晶合金也称金属玻璃,是一种亚稳态结构,其原子排列具有短程有序,长程无序的特征。多年研究表明非晶合金具有优异的物理、化学和力学性能。作为新近开发的一类Cu基非晶合金,具有较大的玻璃形成能力和相对低的成本,值得一提的是它不但具有超高强度,还具有一定的延展性,其抗拉强度大于2000MPa,延伸率为2%以上,这一特性连玻璃形成能力最好的Zr基非晶合金都无法比拟。弹性模量作为材料的重要力学性能指标之一,体现了材料抵抗弹性形变的能力,受到了广泛的关注。基于超声波的基本理论,材料弹性模量与其超声波速度紧密相关,通过测量材料纵波声速及横波声速即可得到其弹性模量。 用铜模吸铸法制备得到了直径为3mm的成分为Cu_(58.1)Zr_(35.9)Al_6(团簇结构为Cu_8Zr_5)和(Cu0.56Zr0.44)100-xAlx(X=3.5,5,8)(团簇结构为Cu_6Zr_5)系列的块体非晶合金。利用XRD、OM进行结构分析以确定其为单一的非晶相;利用DSC和DTA对其进行了玻璃形成能力及热稳定性的研究;运用超声水浸聚焦法测得合金的纵波及横波声速并基于christoffel方程计算非晶合金的弹性性能参数如弹性模量、德拜温度等,结合热分析及XRD方法摸索弹性性能与非晶样品内部结构的相关性,另外选择Cu_(58.1)Zr_(35.9)Al_6块状非晶合金,对其进行不同温度的退火处理,观察此过程中弹性性能参量的变化规律。 XRD、OM分析结果表明:合金为单一的非晶相;DSC分析结果表明:非晶合金的玻璃形成能力及热稳定性按强弱变化规律为:Cu_(58.1)Zr_(35.9)Al_6、Cu_(51.5)Zr_(40.5)Al_8、Cu_(53.2)Zr_(41.8)Al_5和Cu_(54)Zr_(42.5)Al_(3.5),对于同一团簇结构(Cu_6Zr_5)的合金来讲,随着Al组元含量的增加,玻璃形成能力及热稳定性提高;超声法水浸聚焦结合掠入射纵波方法测量得到的合金声速、弹性模量大小依次为:Cu_(58.1)Zr_(35.9)Al_6、Cu_(51.5)Zr_(40.5)Al_8、Cu_(53.2)Zr_(41.8)Al_5和Cu_(54)Zr_(42.5)Al_(3.5),分析表明:不同成分含量非晶合金的声速及弹性模量与玻璃形成能力变化规律是一致的;对于不同团簇结构的非晶合金来说,也与团簇结构的化学有序度紧密相关;块体非晶合金Cu_(58.1)Zr_(35.9)Al_6经晶化处理,结果表明:晶化过程中有3个明显不同的区域:(1)在结构弛豫区,样品仍保持其非晶结构,声速、密度及弹性模量缓慢增加;(2)退火温度超过Tg的过冷液区,相应的V1和Vs明显增加,杨氏模量和剪切模量迅速增加,体弹性模量增大幅度相对较小。此外,在玻璃转变温度附近形成一拐点,密度、声速及弹性模量有小量降低;(3)在晶化区,V1和Vs继续缓慢增加,p反而减小。整个晶化过程,E、K分别增加了5%~6%,G增加了约8%,密度仅增加了1%左右。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG139.8

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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10 本报记者 倪旻;另辟“心”源 非晶合金市场杀出黑马[N];机电商报;2006年
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