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晶化行为对大块非晶合金力学性能的影响

蔚敬哲  
【摘要】: 随着科学技术的发展,人们发现了更多新型多组元合金体系的大块非晶合金。它们具有很高的非晶形成能力,能在非常低的冷却速率条件下,形成较大的尺寸。与传统的非晶合金相比,这些大块非晶合金通常具有很高的热稳定性,能呈现出明显的玻璃转变过程和很宽的过冷液相区。但非晶合金的很多优异性能会随着晶化而消失。本文主要就大块非晶合金的晶化以及晶化对非晶合金高温变形行为的影响进行研究。 选用Zr_(53.5)Ni_5Cu_(26.5)Al_(12)Ag_3非晶合金作为研究对象,该非晶合金的形成能力很强,在过冷液相区具有高的热稳定性。通过静态退火实验和高温热压缩实验,并结合示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)以及显微硬度分析等实验手段,考察大块非晶合金在过冷液相区内退火温度和保温时间对晶化的影响;变形温度、保温时间及应变速率对热压缩变形的影响;纳米晶化与非晶合金高温变形行为之间的关系;尝试拟合本构方程反映流动应力、温度、应变速率和晶化相体积分数之间的关系。主要实验结果和结论如下: 1.非晶合金静态退火实验表明,同一温度下随保温时间的延长晶化面积增大。晶化速率与时间关系曲线呈S型变化;晶化速率随退火温度的升高而增加;退火后样品受到结构驰豫和纳米晶的影响硬度呈上升趋势。 2.非晶合金的热压缩实验表明,变形力对非晶晶化具有促进作用。大块非晶合金的高温均匀塑性流变行为,随着温度的降低或应变速率的增大呈现出牛顿流向非牛顿流的转变。非晶合金热压缩变形时,峰值应力随变形温度、保温时间和应变速率的不同而呈规律性变化。 3.根据Arrhenius型VFT方程,确定流动应力、应变速率和温度之间的关系,进而考虑晶化相体积分数对流动应力的影响,尝试进行流动应力和晶化相体积分数的关系曲线的拟合。


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