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金属玻璃及其复合材料在过冷液相区的超塑性研究

张亚娟  
【摘要】:本文研究了Zr元素含量对[Zr0.72+x(Cu059Ni041)0.28-x]88Al12(x=0,0.05,0.1)合金的金属玻璃形成能力和力学性能的影响,得到了以下研究结论: (1)随着Zr含量的提高,合金的过冷液相区宽度△Tx减小,热稳定性下降;约化玻璃转变温度Trg和参数γ均随着Zr含量的提高而下降,非晶形成能力下降;在x=0时,断裂强度、塑性应变和抗压强度均达到最大值,分别为1531MPa、14.61%和1838MPa,而在x=0.1时,塑性应变和抗压强度则分别达到最小值5.06%和1495MPa,表明试样的室温准静态压缩力学性能随Zr含量的增加而下降 (2)在过冷液相区,在不同变形温度和应变速率下对金属玻璃合金进行单轴压缩实验,结果表明:x=0时,锆基金属玻璃具有良好的超塑性能,且随应变速率的增大其真应力值减小,而不同温度下其应力-应变曲线的变化趋势各不相同;压缩后的试样表面形貌均呈反N形,其结构为非晶-晶体复合材料。计算得到应变速率敏感因子m值在应变速率为10-3至5x10-3s-1时较大,约等于1。根据VFT方程计算得到应变速率为10-2和5x10-4s-1时合金的脆性参数值分别为22.81和18.30,说明该体系合金为强液体,具有超塑性能。根据扩展指数模型得到了合金的本构方程,并成功绘制了其热加工图。 (3)对[Zr0.72+x(Cu0.59Ni0.41)0.28-x]88Al12(x=0.05,0.1)金属玻璃基复合材料室温和过冷液相区压缩性能研究结果表明:室温时,随应变速率的减小试样的塑性越好;在相同成分下,随着应变速率的增大,弹性模量逐渐升高,塑性应变和抗压强度则逐渐降低,屈服强度和断裂强度也基本呈下降趋势;在x=0.05,应变速率为0.55×10-4s-1时,塑性应变、抗压强度和断裂强度均为最大值,分别为6.77%、1758MPa和1629Mpa。 (4)在过冷液相区,x=0.05时的试样具有超塑性能,且随着应变速率的升高,流变应力增大,塑性下降;x=0.1时,试样全部脆性断裂,断口行形貌主要由大量平滑区和根须状花样组成,没有发现熔体流动现象,而是出现了一些类似被撕裂的形貌;当变形温度达到405℃且应变速率5x10-3s-1时试样压缩后的表面形貌图不呈反N形,而是从中间鼓出,呈圆鼓状,不再成45°角滑移。


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