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镁合金由于其低密度、高强比、易回收等特点,在工业部门具有非常广泛的应用前景。但镁合金相对不足的是较低的抗腐蚀性及塑性,使其应用受到一定限制。研究表明,具有非晶或非晶一纳米晶双相结构的金属材料具有非常突出的力学性能和良好的抗腐蚀性能,这为进一步提高镁合金的相关性能提供了一条可能的途径。由于镁高活性的特点,采用一般的熔化-快速凝固的方法进行非晶镁合金的制备非常困难,因此本论文采用机械合金化-粉末冶金的途径,首先获得非晶合金粉末材料,然后通过真空热压得到块体非晶。
本文共分为五章。
第一章为绪论,简要介绍了非晶态物质、大块非晶合金的性能及应用、大块非晶合金的制造方法以及已有的镁基大块非晶材料。根据本文拟采用的非晶合金粉末的制备工艺,重点介绍了机械合金化的基本原理和过程。
第二章详细介绍了本论文所采用的主要实验方法,包括机械合金化所用设备和装置、原原料、结构表征和性能测试等。
第三章对机械合金化制备Mg-Ni-Si三元非晶合金的工艺过程和材料微观组织演化规律及机制进行了研究。根据合金粉末颗粒形貌和尺寸的变化,可以将Mg-Ni-Si三元合金的球磨过程分为冷焊阶段、断裂破碎阶段和均匀非晶形成阶段。合金组成相的演化过程可以表示为:Mg+Ni+Si→Mg纳米+Ni纳米+Si纳米→(Mg-Ni-Si)非晶+Ni纳米→(55Mg35Ni10Si)非晶。在Mg-Ni-Si三元系合金中,Ni元素有利于非晶相的形成Si元素可以提高Mg-Ni-Si三元非晶合金的晶化温度。
第四章探索了真空热压法制备块体Mg-Ni-Si三元非晶合金的工艺,并对所得样品的力学性能进行了考察。结果表明,块体非晶合金的晶化峰温比粉末非晶有所降低。块体非晶合金显微硬度为7834-8048MPa,显微硬度随施加载荷变化的趋势与传统晶态材料相同。断裂裂纹扩展以散射方式进行。
第五章对整个论文做了总结。