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新型镁基大块非晶合金的制备研究

王宁  
【摘要】:镁基非晶合金的玻璃形成能力强,在Mg-Ln-TM系的合金中,Mg_(65)Cu_(25)Y_(10)合金具有最大的△T_x(=T_x-T_g,T_x为晶化转变温度,T_g为玻璃转变温度)和最高的GFA。笔者在现有镁基大块非晶合金的基础上研究成本低、室温塑性好、玻璃形成能力强的新型非晶合金材料。通过对不同合金元素的影响进行系统分析,对玻璃形成能力、室温力学性能等进行研究,实现了低成本制备新型镁基大块非晶合金。 在Mg-Cu-Y体系及相关范围探索添加其它金属元素对合金玻璃形成能力的影响,制备临界尺寸更大的镁基非晶合金。实验过程中,使用钨极磁控电弧炉熔炼Cu-Y-M(M为添加其它元素)中间合金,再用此中间合金与纯镁在氩气保护气氛下于电阻炉中熔炼Mg-Cu-Y-M(M为添加其他元素)最终合金,最后使用铜模浇铸大块Mg-Cu-Y-M非晶合金。使用高真空单辊旋淬系统制备各种成分的Mg-Cu-Y-M非晶合金条带。将制得非晶合金以及非晶合金条带进行X射线衍射分析确定其相组成。使用差热扫描量热仪绘制Mg-Cu-Y-M非晶合金DSC曲线,确定其玻璃化温度和晶化温度,根据热分析结果分析其形成大块非晶合金的能力。将制得的Mg-Cu-Y-M非晶合金条带在一定温度区间进行热处理,对热处理前后条带进行弯曲实验判断其室温塑性,并进行拉伸实验判断其拉伸强度。利用光镜,扫描电镜对条带试样的组织进行分析,并对条带断口形貌进行观察和分析。 实验结果表明,使用Nd元素部分代替Y元素不影响合金的非晶形成能力,并且Nd的价格大大低于Y的价格。添加Ni部分代替Cu,在不影响其非晶形成能力条件下,大大改善了大块非晶合金的室温塑性。对比分析添加元素的含量以及元素种类对非晶形成能力的影响。并综合分析了Mg-Cu-Y-M(M为添加其它元素)非晶的力学性能。结合力学性能测试结果和断口照片分析了时效处理对Mg_(65)Cu_(25)Y_(10)、Mg-Cu-Y-Nd和Mg_(65)Cu_(23)Ni_2Y_(10)非晶条带、大块非晶合金的室温塑性、力学性能影响,提出了一种提高条带室温塑性的方法,对非晶合金的晶化过程做了初步探讨。


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