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由于非晶合金的室温脆性和应变软化的特点,使得非晶合金做为结构材料应用的前景受到质疑。因此,如何在保留非晶合金的高强度、高耐蚀性和高抗疲劳性等性能的同时,提高其塑性成为新的研究热点。本文采用内生法制备Zr基非晶复合材料来提高压缩塑性,主要是实验研究冷却速率、成分以及相选择之间的关系,在此基础上探索初生相的特征,揭示第二相提高非晶塑性的机理。
通过调节冷却速率和合金成分得到了成分-冷却速率-相组织的选择图,总结得出了能够得到单一B2-CuZr相+非晶基体结构的合金成分和制备工艺。并进一步研究了Fe、Ti、Ga、Sn等元素少量掺杂对(Cu50Zr50)100-xAlx合金相组成的影响。
实验研究发现:初生B2-CuZr相对非晶复合材料压缩性能产生很大的影响。直径为3mm的(Cu50Zr50)96Al4非晶复合材料含有适量的B2-CuZr相,压缩后屈服强度达到了2200MPa,压缩塑性也达到了23%,并且有明显的加工硬化现象。通过分析,发现B2-CuZr初生相在应力作用下会转变成B19马氏体相。因此上述材料具有大的压缩塑性和加工硬化能力的原因总结如下:
在非晶基体中弥散的初生的CuZr(B2)奥氏体相和转变后的CuZr马氏体相均会阻碍剪切带扩展,使剪切带分叉成多剪切带,实现了多剪切带的相互作用,从而使得含有这两相的非晶合金具有更显著的塑性应变。另外,应力诱导相变会使相变区域附近的内应力减小,有利于获得较大的塑性应变。