Mg-Zn基非晶合金及其复合材料的研究

论文摘要

Mg基非晶合金因为具有高强度、低密度的特点,作为新型高比强度结构材料具有广泛的应用前景。一般而言,大原子尺寸差与主要组元间具有负混合热的多组元体系,具有高的玻璃形成能力。Mg基非晶复合材料具有基体与复合材料综合的力学性能,对其的研究也越来越受重视。本文通过铜模铸造法制备了几种Mg-Zn基非晶合金及其复合材料,采用扫描电镜（SEM）,X-射线衍射仪（XRD）分析合金的组织形貌和相组成,利用电子万能试验机测试合金的力学性能,并采用SEM分析合金的断口形貌,研究了合金的非晶形成能力、组织结构和相组成对合金力学性能的影响。制备了合金Mg72-xZn28Cax（x=1～6）,研究了其非晶形成能力及力学性能,结果表明随着Ca含量的增加,合金的非晶形成能力逐渐增强,当x等于4时,即合金Mg68Zn28Ca4的非晶形成能力最强,而且1mm的该合金的压缩塑性变形达到了6.2%。制备了合金Mg80Zn16-xCa4Yx（x=2,4,6）,研究了该系合金的力学性能、相组成和组织结构。研究发现该系合金为非晶合金复合材料,其中Mg80Zn12Ca4Y4的力学性能最佳,强度和塑性分别达到了680MPa和11.5%。制备了合金Mg80Zn16-xCa4Alx（x=2、4、6）、Mg80Zn16-xCa4Nix（x=2、4、6）,以及Mg80Zn16-xCa4Cux（x=2、4、6）,研究了它们的力学性能及相组成,结果显示快速凝固使合金中生成少量非晶组织,这对合金的力学性能的提高有很大帮助。制备了合金Mg57Cu33-xNd10Agx（x=0,2.5,5,7.5）,研究了Ag对合金的非晶形成能力及力学性能的影响,结果表明少量的Ag对合金的非晶形成能力有促进作用,其最佳含量是2.5 at.%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 块体非晶合金的回顾
• 1.2 块体非晶合金的近快速凝固制备方法
• 1.2.1 熔体水淬法
• 1.2.2 铜模吸铸法
• 1.2.3 熔体喷铸与真空吸铸相结合的制备技术
• 1.2.4 压铸法
• 1.2.5 磁悬浮铜模冷却法
• 1.2.6 以非晶合金为基复合材料的制备方法
• 1.3 Mg基非晶合金的发展
• 1.4 块体非晶合金的形成机理及形成能力描述
• 1.4.1 块体非晶合金形成机理
• 1.4.2 块体非晶合金形成能力的描述
• 1.5 本课题的背景及意义
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料及样品制备
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验内容及方法
• 2.3.1 非晶合金及复合材料的压缩应力-应变曲线测定
• 2.3.2 非晶合金及复合材料的组织形貌和压缩断口观察
• 2.3.3 非晶合金及复合材料的X射线衍射分析
• 2.3.4 非晶合金的DSC分析
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 Mg-Zn-Ca非晶合金的形成能力及力学性能的研究
• 3.1.1 合金的非晶形成能力
• 3.1.2 合金的力学性能
• 3.1.3 小结
• 3.2 Mg-Zn-Ca-Y非晶合金复合材料的组织及力学性能的研究
• 3.2.1 复合材料的组织
• 3.2.2 复合材料的力学性能
• 3.2.3 小结
• 3.3 Mg-Zn-Ca-Al（Cu,Ni）非晶合金复合材料研究
• 3.3.1 合金的成分设计
• 80Zn_16-xCa₄Al_x（x=2、4、6）合金的研究'>3.3.2 Mg₈₀Zn_16-xCa₄Al_x（x=2、4、6）合金的研究
• 80Zn_16-xCa₄Ni_x（x=2、4、6）合金的研究'>3.3.3 Mg₈₀Zn_16-xCa₄Ni_x（x=2、4、6）合金的研究
• 80Zn_16-xCa₄Cu_x（x=2、4、6）合金的研究'>3.3.4 Mg₈₀Zn_16-xCa₄Cu_x（x=2、4、6）合金的研究
• 75Zn₁₇Ca₄M₄（M=Al、Ni、Cu）与Mg₈₀Zn₁₂Ca₄M₄（M=Al、Ni、Cu）快凝组织比较'>3.3.5 Mg₇₅Zn₁₇Ca₄M₄（M=Al、Ni、Cu）与Mg₈₀Zn₁₂Ca₄M₄（M=Al、Ni、Cu）快凝组织比较
• 3.3.6 小结
• 3.4 Mg-Cu-Ag-Nd非晶合金的研究
• 3.4.1 合金的非晶形成能力
• 3.4.2 合金的力学性能和断口形貌观察
• 3.4.3 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢