钛基大块非晶合金的制备及其组织与性能表征

【摘要】： Ti基大块非晶合金具有优异的力学、物理和化学性能,在很多领域具有极强的应用潜力,开发与制备出尺寸大且有良好综合性能的钛基非晶及其复合材料一直是本领域的研究热点。本文采用机械球磨法制备了Ti50Cu25Ni22Sn3合金粉末,研究球磨过程中合金粉末的组织演变及其与球磨工艺之间的关系,并采用了微波烧结法和等通道挤压法对非晶粉末进行了固结,制备出了Ti50Cu25Ni22Sn3非晶态合金,探讨了固结工艺对合金组织与性能的影响。 在对Ti-Ni-Cu-Sn合金系非晶形成能力分析的基础上,本文选择Ti50Cu25Ni22Sn3作为研究对象,对其在球磨过程中的非晶化与球磨工艺参数的关系进行了研究,其研究结果表明,球磨转速和磨球直径对Ti50Cu25Ni22Sn3合金非晶相的形成效率具有十分重要的影响。较高的转速和合适的球径能有效促进合金的非晶化,缩短合金非晶化的时间。在转速为400rpm,球料比为20:1的条件下,球磨30h后,可得到完全的Ti50Cu25Ni22Sn3非晶粉末。 对Ti非晶粉末进行微波烧结的结果表明,由于金属粉末吸波性能较差,导致试样只在表面层发生了固结,要得到组织致密的非晶合金,应在坯体周围放置较多的碳化硅等吸波能力优异的材料,并延长烧结时间,利用烧结后期的热传递作用保证坯体致密化所需的温度。 采用纯铜薄片包覆,并在过冷液相区(480°C)对非晶粉末进行等通道挤压,可成功地制备出组织较为致密的块体非晶,该非晶的压缩断裂强度可达962MPa,而且在其制备过程中只发生了轻微晶化。铜包套在其挤压过程中起到了润滑以及防止氧化的作用。因此,等通道挤压法是一种极具应用潜力的制备块体非晶的方法。