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《兰州理工大学》 2010年
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Cu基块体金属玻璃的组织、热稳定性和力学性能研究

赵燕春  
【摘要】:CuZr基块体金属玻璃在很宽的成分范围内有较强的玻璃形成能力,特别是Cu-Zr-Al体系,具有良好的综合性能,包括高热稳定性、优良的力学性能,且低成本。本文采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸方法制备了具有较高热稳定性的Cu_(50)Zr_(42)Al_8三元BMG,研究了凝固中的不同冷却速度对微观组织的影响,其非晶的临界尺寸为Ф4.8mm。微观组织的变化表现出不同的力学行为。Ф4mm全非晶结构铸态试样的σcf达到2260MPa,弹性应变和塑性应变分别为2.0%和0.4%。而Ф5mm原位自生非晶/晶体复合棒的屈服强度、断裂强度和杨氏模量分别为1670MPa、1849MPa和104.4GPa,塑性应变为1.9%,其最终断裂方式取决于增强增韧的CuZr马氏体相和脆性相力学行为的竞争。研究了Cu_(50)Zr_(42)Al_8 BMG的变温晶化行为,运用Kissinger法和FWO法分别计算出各特征激活能和阶段激活能,考察了不同加热速度下晶化体积分数和晶化温度、晶化激活能的关系。退火态非晶试样受不同冷却介质的影响,其有效退火时间不同。本文考察了Ф5mm铸态Cu_(50)Zr_(42)Al_8试样在过冷液相区内退火,分别采用炉冷和液氮两种方式冷却后的晶化和力学行为。 Zr-Cu体系中具有最好玻璃形成能力的四元BMG Cu_(36)Zr_(48)Al_8 ,由于其熔体脆性参数小,具有高的断裂强度以及一定的塑性。由合金的熔化曲线,分析Cu_(36)Zr_(48)Al_8合金熔化时发生四元共晶转变,其过冷熔体具有良好的热稳定性。分析了铜模吸铸前反复熔炼对母合金的微观组织的影响,并在相同的冷却速率下,通过改变铸造条件,考察熔体过热度和保温时间对BMG热稳定性和力学性能的影响,以确定出最佳的铸造环境,并研究了弛豫退火对不同制备态的BMG力学性能的影响。结果表明,高的熔体过热水平制备非晶合金的比热容大,热稳定性高。过热度越小,压缩塑性越小;抗压强度和维氏硬度随着过热度的减小先增加而后下降。残余应力在高过热度下起主要作用,导致抗压强度、维氏硬度和压缩塑性同时下降;低过热度下自由体积影响较大,抗压强度和维氏硬度降低,塑性增加。金属玻璃的力学行为在一定程度上可由熔体过热水平控制。而在同样的铸造温度下,随着过热保温时间的延长,合金的热稳定性降低,且由于优先形成的Zr2Cu+AlCu2Zr共晶相为脆性相,随着原子排列的有序化甚至晶化,其力学性能下降。将不同制备态的BMG分别进行低温和高温弛豫退火,试样的力学行为发生显著改变,文中对其变化机制进行了分析。 选择Cu_(36)Zr_(48)Al_8 BMG作为基体合金,研究了Fe元素合金化对其热稳定性和力学行为的影响,并讨论其作用机理。Fe原子半径较小,提高了体系的混乱度,但与Ag和Cu的原子对混合热为正值。由相图液态Fe与Cu的溶混间隙小,和Ag几乎完全不混溶,快速冷却导致液固界面推进速度增大,原子的长程扩散被抑制,Ag“选择性溶解”于Cu中,从而形成了富Cu、Ag相和富Fe相的分离,并通过XRD和TEM测试得到证实。其中富Fe相为硬相,结构的原子结合力较大、结构密堆性高,而富Cu、Ag相为软相,相分离程度主要受Fe/Cu,Fe/Ag的原子比的控制。结果表明,随着Fe的添加,非晶合金的热稳定性降低,ΔT_x和T_(rg)减小。Fe含量为3at.%时,DSC曲线只存在一个尖锐的吸热峰,熔化过程中可能只发生一级相变,其成份靠近共晶点,其ΔTx为103,Trg和γ分别为0.566和0.424,具有较高的热稳定性和玻璃形成能力,且受具有不同的模量和临界剪切应力的相分离两相对剪切带的影响,力学性能较基体提高。Fe含量为5at.%时,相分离程度增加且有纳米晶析出,对基体弥散强化,合金的强度和塑性分别提高至2249MPa和4.9%。随着Fe含量增加,试样逐渐晶化并先后析出了脆性相Cu10Zr_7和FeZr_3,力学性能下降,合金的脆化敏感性增大。文中采用维氏硬度计考察了Fe的掺杂对合金各相的相对硬度、塑性和压痕形貌的影响规律。显微硬度在压头压入时由于多轴应力的束缚,能够依据各组成相上压痕边缘出现滑移线或裂纹的情况来评定各相之间的相对塑性,本文对各试样组织结构与非晶相和晶体析出相的关系也进行了分析。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG139.8

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蔡志鹏;大块金属玻璃中剪切带行为的微观机制研究[D];湖南科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 齐吉泰;于长兴;印志强;王春红;;非晶态固体相分离和结晶的关系[J];长春师范学院学报;2006年12期
2 曹标,陈振华,黄培云;金属玻璃的结构驰豫[J];材料导报;1998年06期
3 陈德民,孙剑飞,沈军,邢大伟,梁立孚;大块非晶合金复杂应力状态塑性本构方程[J];材料科学与工艺;2004年06期
4 ;A Group of Cu(Zr)-based BMGs with Critical Diameter in the Range of 12 to 18 mm[J];Journal of Materials Science & Technology;2008年02期
5 贺自强;王新林;全白云;张羊换;赵小龙;王鑫;;非晶态合金的局域剪切变形与断裂机制[J];材料科学与工程学报;2007年01期
6 谷建生;魏炳忱;李磊;张进军;孙祉伟;;结构弛豫对Zr_(64.13)Cu_(15.75)Ni_(10.12)Al_(10)块体非晶合金硬度和剪切带特征的影响[J];稀有金属材料与工程;2008年S4期
7 门 华,杨明川,徐 坚;添加Co对Mg_(65)Cu_(25)Y_(10)合金玻璃形成能力的影响[J];材料研究学报;2002年04期
8 张朋越,张静武,刘建华,杨丽,张克勤,关颖,张湘义;预退火对合金Sm_5Fe_(74.3)Nb_(1.5)Si_(11.7)B_(4.5)C_(2.3)Cu_(0.5)的非晶结构影响[J];功能材料与器件学报;2001年04期
9 庞来学,孙康宁,孙家涛,李明;Fe_3Al金属间化合物的价电子结构与其力学性能的关系[J];材料热处理学报;2004年02期
10 张海峰,丁炳哲,胡壮麒;块状金属玻璃研究与进展[J];金属学报;2001年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 孙国元;铸态内生塑性晶体相/大块金属玻璃复合材料研究[D];南京理工大学;2006年
2 曹庆平;Cu基块体非晶合金的玻璃形成能力、晶化机制及变形诱发的结构和力学性能变化[D];上海交通大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱正吼,宋晖;PVC/Fe_(78)Si_(13)B_9非晶带材复合板力学性能研究[J];工程塑料应用;2005年01期
2 宋艳丽,王玉平,李前名;非平衡态热力学在核素迁移行为研究中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年05期
3 鲁传华,汪宏,赵亮,赵祥大,倪诗圣;封闭系中化学混沌现象的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1995年S1期
4 徐靖南,陶震宇;开挖次数对围岩能量耗散之影响[J];地下空间;1995年02期
5 蔡保林,王良玮;冰川渗浸带雪层温度与融水渗浸的研究[J];冰川冻土;1989年01期
6 李广泮,高敏;形成地面多边形的多元复合作用模型[J];冰川冻土;1993年01期
7 孙国元,陈光,刘平;Mg_(65)Cu_(25)Y_(10)大块非晶合金的晶化行为研究进展[J];兵器材料科学与工程;2004年04期
8 邵长星;才鸿年;王鲁;程焕武;张海峰;王爱民;;钨骨架/Zr基非晶复合材料准静态断裂特征研究[J];兵器材料科学与工程;2006年03期
9 高志远;郝跃;张进城;张金凤;陈海峰;倪金玉;;用原子力显微镜和扫描电镜研究GaN外延层中的位错腐蚀坑(英文)[J];半导体学报;2007年04期
10 雷惊雷,蔡生民,杨迈之,罗久里,李凌杰;电化学振荡研究概况[J];北京大学学报(自然科学版);2001年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黎涛;冯自平;宋文吉;黄冲;何世辉;;氯化钠反复相变后的性能变化[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
2 胡亚元;;非平衡态热力学在岩土工程的应用[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
3 王庆芳;吴晓春;邬天荣;;热作模具钢H13低温渗硼的研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
4 傅太柏;;环境法调整人与人及自然关系的熵分析[A];水资源可持续利用与水生态环境保护的法律问题研究——2008年全国环境资源法学研讨会(年会)论文集[C];2008年
5 傅太柏;;当代森林立法将森林主要功能调整为生态功能的熵研究[A];生态文明与林业法治--2010全国环境资源法学研讨会(年会)论文集(上册)[C];2010年
6 房卫萍;杨凯珍;张宇鹏;刘凤美;刘正林;刘师田;易江龙;许磊;;低碳经济下的非晶合金发展与应用[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
7 李炎;杜三明;祝要民;长谷川明;古屋一夫;;生物用形状记忆Ti-10Nb-5Sn合金加热相变的TEM原位观察[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
8 龙媛媛;考军;彭海泉;;胜利油田典型区块腐蚀严重原因及规律研究[A];山东石油学会第三届腐蚀与防护技术学术交流会论文集[C];2005年
9 戴振东;王珉;潘升材;杨生荣;张平余;刘维民;薛群基;;摩擦过程的非平衡热力学研究现状和展望[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1997年
10 戴振东;王珉;;粘着磨损中自组织现象及其在航空动力工程中的应用[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1997年
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1 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
2 起华荣;A356合金熔体调控对流动性的影响机理研究[D];昆明理工大学;2009年
3 宋新玉;镍基合金Inconel 718高速切削刀具磨损机理研究[D];山东大学;2010年
4 曾桥石;金属玻璃在压力下多形态的研究[D];浙江大学;2010年
5 徐勇;非晶合金薄膜的制备、生长机理和力学性能[D];浙江大学;2010年
6 周秉文;Cu基Cu-Zr-Al块体非晶合金的制备与性能[D];大连理工大学;2011年
7 李艳辉;厘米级Zr-Al-Ni系块体非晶合金的形成和性能[D];大连理工大学;2011年
8 潘杰;非均匀微结构对Zr基块体非晶合金室温塑性及变形行为的影响[D];华中科技大学;2011年
9 王义飞;新型照明显示器件用铝酸盐荧光粉的优化研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 马紫微;HfO_2薄膜的溅射制备及其性能研究[D];兰州大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李三保;吉林省县域经济产业协同发展研究[D];长春理工大学;2010年
2 张金;Mg-Li系块体非晶合金的制备及力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐琛;Zn-Bi-Ni和Zn-Bi-Fe体系的相平衡研究[D];湘潭大学;2010年
4 葛永能;块体Zr基非晶合金过冷液相区中变形及扩散连接性能研究[D];湘潭大学;2010年
5 彭建;块体非晶合金纳米压痕行为的表征及分析[D];湘潭大学;2010年
6 汪海锋;W丝/Zr基非晶复合材料的力学性能[D];沈阳理工大学;2010年
7 张文凤;超高硬韧性耐磨铸钢的研究[D];沈阳理工大学;2010年
8 王锦林;Ti6Al4V钛合金非平衡显微组织的研究[D];武汉科技大学;2010年
9 张玲;Zr基非晶合金的制备及其性能研究[D];昆明理工大学;2008年
10 葛振华;钒氧化物薄膜制备工艺及性能研究[D];昆明理工大学;2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 龙卧云;卢安贤;;块体非晶合金的应用研究进展[J];材料导报;2009年19期
2 贺自强;王新林;全白云;张羊换;赵小龙;王鑫;;非晶态合金的局域剪切变形与断裂机制[J];材料科学与工程学报;2007年01期
3 李磊;魏炳忱;张泰华;谷建生;彭伟;;块体非晶合金在低温下的剪切带特征[J];稀有金属材料与工程;2008年S4期
4 张哲峰;伍复发;范吉堂;张辉;;非晶合金材料的变形与断裂[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年04期
5 刘龙飞;戴兰宏;白以龙;柯孚久;;大块金属玻璃中由热软化和自由体积产生诱导的剪切带行为比较[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年05期
6 张晓立;王金相;孙宇新;刘家骢;;块体非晶合金的应用与研究进展[J];科学技术与工程;2007年24期
7 刘龙飞;张厚安;胡义伟;;大块金属玻璃剪切带形成的“原位”压缩实验研究[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2009年01期
8 黄文军;寇生中;李娜;吴参军;索红莉;;块体非晶材料的研究动态与发展展望[J];中国铸造装备与技术;2010年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 潘杰;非均匀微结构对Zr基块体非晶合金室温塑性及变形行为的影响[D];华中科技大学;2011年
2 宗海涛;Zr基块体金属玻璃变形行为研究[D];燕山大学;2011年
3 郭晶;大块非晶合金玻璃形成能力与液体脆性的研究[D];山东大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王广言;轧制塑性变形对Zr-基非晶合金力学性能的影响[D];太原科技大学;2011年
2 胡静;应力状态对大块金属玻璃剪切带行为影响的研究[D];湖南科技大学;2011年
3 张玲;微合金化铜基块状非晶的制备及力学性能的研究[D];兰州理工大学;2008年
4 危洪清;块体非晶合金的玻璃形成能力和断裂行为研究[D];湘潭大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 边赞,何国,陈国良;Zr基大块非晶的研究[J];北京科技大学学报;2000年03期
2 张忠铧,孙扬善;Fe_3Al基合金力学性能和显微组织的关系研究[J];材料工程;1997年07期
3 张德志,肖纪美;Fe_3Al基合金室温拉伸性能的研究[J];材料工程;1997年12期
4 陈德民,孙剑飞,沈军,邢大伟,梁立孚;大块非晶合金复杂应力状态塑性本构方程[J];材料科学与工艺;2004年06期
5 何国,陈国良;大块玻璃合金射流成形方法的研究[J];材料科学与工艺;1998年03期
6 萧纪美;材料能量学的结构[J];材料科学与工程;1999年01期
7 郑勇,熊惟皓,宗校军;Ti(C,N)固溶体的价电子结构及其与硬度和塑性间的关系[J];稀有金属材料与工程;2002年01期
8 蒋青,赵明,吕晓霞;Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu_(15)Co_(2.5)合金的玻璃转变温度[J];材料研究学报;1997年02期
9 何国,陈国良;金属间化合物与大块玻璃合金的形成[J];材料研究学报;1999年06期
10 门 华,杨明川,徐 坚;添加Co对Mg_(65)Cu_(25)Y_(10)合金玻璃形成能力的影响[J];材料研究学报;2002年04期
【相似文献】
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1 费维栋,李超,刘宗荣;金属玻璃的晶化[J];兵器材料科学与工程;1990年11期
2 赵燕春;寇生中;王仁军;索红莉;丁雨田;李娜;薛书微;刘广桥;;熔体过热水平对Cu_(36)Zr_(48)Ag_8Al_8块体非晶合金热稳定性和力学性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年01期
3 林德明;王亦忠;郭慧群;沈保根;;用差动热分析仪研究FeB非晶条带的结晶动力学[J];贵金属;1981年04期
4 ;金属玻璃的热压过冷液相连接[J];金属功能材料;2007年05期
5 冯本政,郑云,朱应华;冷变形对金属玻璃体稳定性和物理性能的影响[J];科学通报;1984年03期
6 费维栋,李超;Fe_(80)B_(20)金属玻璃价电子结构分析[J];科学通报;1990年23期
7 ;日开发出在100℃以下低温区域可弯曲加工的金-铜系金属玻璃[J];硅酸盐通报;2009年02期
8 潘雄;;日开发出100℃以下区域可弯曲加工的金-铜系金属玻璃[J];功能材料信息;2009年02期
9 ;合金加工[J];稀有金属;1983年03期
10 黎阳;金属玻璃的应用[J];上海钢研;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 夏明许;郑红星;李建国;;新型Ti基金属玻璃CMF测量管材料的制备[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
2 程波;杨红生;刘鹰;李贤;宋奔奔;;循环水养虾系统Cu的收支及对生物滤器的影响[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
3 石光;胡小艳;邓洪;陈红雨;;大孔天然杂化球的制备及对Cu~(2+)的吸附性能[A];中国化学会第15届反应性高分子学术讨论会论文摘要预印集[C];2010年
4 王忠合;薛晓丽;王军;于淑娟;;Cu~(2+)离子对葡萄糖-甘氨酸模式美拉德反应的影响[A];2010年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨华南地区农产品加工产学研研讨会论文摘要集[C];2010年
5 ;Cu(Ⅰ)-Catalyzed Alkynyl Migratory Insertion:A Novel Synthesis of Substituted Allenes from Terminal Alkynes and Tosylhydrazones[A];第十六届全国金属有机化学学术讨论会论文集[C];2010年
6 杨柯利;刘全生;智科端;宋银敏;姚海波;;相转移法制备Cu纳米粒子及其表征[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
7 李成成;许春丽;;Cu/赤泥用于甘油氢解反应合成1,2-丙二醇的研究[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年
8 李继承;陈小伟;;金属玻璃及其复合材料的压缩剪切试验研究进展[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年
9 宁日波;;激光诱导Cu等离子体的发射光谱研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
10 郭立;;油页岩渣制备陶粒及其对Cu~(2+)吸附性能实验分析[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
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1 刘爱成;新型“金属玻璃”问世[N];人民日报;2004年
2 ;新型金属玻璃在美车研制成功[N];今日信息报;2005年
3 通讯员 刘萌萌 郭娜 特约记者 高景田;胜芳:打造全国最大金属玻璃家具产业基地[N];廊坊日报;2008年
4 记者 高静 通讯员 张莉玮;我市霸州金属玻璃家具产业入围[N];廊坊日报;2006年
5 陈捷刘茜 记者 束洪福;金属玻璃能“感知冷暖”[N];科技日报;2008年
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8 实习记者 李静 通讯员 王默 单树智;霸州市全力打造北方金属玻璃家具产业“旗舰”[N];廊坊日报;2007年
9 本报记者 赵志国;胜芳打造金属玻璃家具梦幻之都[N];中华建筑报;2008年
10 张乐;我国研制成功大规格新型金属玻璃[N];中国有色金属报;2007年
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1 赵燕春;Cu基块体金属玻璃的组织、热稳定性和力学性能研究[D];兰州理工大学;2010年
2 徐远丽;室温轧制变形对金属玻璃结构和性能的影响[D];兰州大学;2011年
3 曾桥石;金属玻璃在压力下多形态的研究[D];浙江大学;2010年
4 韩光;理想金属玻璃的团簇共振模型[D];大连理工大学;2011年
5 姜清奎;新型金属玻璃及薄膜的制备及性能研究[D];浙江大学;2012年
6 宗海涛;Zr基块体金属玻璃变形行为研究[D];燕山大学;2011年
7 陈季香;金属玻璃相关合金相的团簇式解析[D];大连理工大学;2012年
8 张爱龙;大块非晶合金形成范围和热稳定性的预测方法[D];湖南大学;2009年
9 尹健;Mg-(Cu,Ni)-(Gd,Nd)金属玻璃的形成能力、力学和腐蚀行为[D];上海交通大学;2010年
10 方小伟;金属液体和金属玻璃体系结构分析新方法的发展及结构和动力学计算模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
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1 王莹莹;Cu_(49)Hf_(42)Al_9金属玻璃热膨胀行为研究[D];山东大学;2011年
2 查桂兰;微合金化对Cu基非晶合金玻璃形成能力、热稳定性及其性能的研究[D];南昌大学;2010年
3 赵江;多元块体铁基合金非晶形成能力、热稳定性及磁性能研究[D];江苏大学;2007年
4 于成首;球磨作用下金属玻璃条带的塑性变形[D];兰州大学;2011年
5 陈义强;金属玻璃原子尺度的键结构和分形结构研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 马仁殿;铁基块状非晶合金的制备与性能研究[D];山东大学;2007年
7 徐利燕;无扩散阻挡层Cu(Sn),Cu(C),Cu(Sn,C)薄膜的制备和表征[D];大连理工大学;2011年
8 张娅婷;光合细菌对Cu~(2+)的响应及其净水研究[D];信阳师范学院;2010年
9 赵雪;Cu对原位合成Al_2O_3/Mo_5Si_3复合材料组织与性能的影响[D];兰州理工大学;2011年
10 唐海林;高能球磨法制备纳米晶体Cu材料的研究[D];昆明理工大学;2006年
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