Mg-Cu（Ni）基非晶合金及复合材料的研究

论文摘要

块体非晶合金是新材料领域的一个重要研究领域之一。寻找非晶形成能力强的合金成分,进一步研究非晶的形成机理,提高非晶的韧性,仍然是目前迫切需要解决的关键问题。本文以Mg-Cu（Ni）开发新型的镁基非晶合金及复合材料为出发点,展开了以下工作。通过铜模铸造法制备了几种Mg基非晶合金及复合材料,利用扫描电镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）、差式扫描量热计（DSC）和万能电子实验机等手段分析了合金的组织形貌、相组成、热稳定性及室温压缩断裂行为。研究了Mg-Cu-Nd、Mg-Ni-Nd和Mg-Cu-Ni-Nd合金系的非晶形成能力、热稳定性和力学性能,结果表明:成分为Mg58.5Cu32.5Nd9、Mg62Ni22Nd16和Mg62.6Cu10.5Ni14Nd12.9的合金非晶形成能力最强,可以形成直径分别为2mm、3mm和5mm大块非晶合金,其室温压缩断裂强度（sf）分别为602MPa、772MPa和541MPa。首次在Mg62Ni22Nd16非晶合金断口上观察到脉络纹结构。制备了Mg80Cu12Ca8、Mg75Cu10Zn10Ca5、Mg76Cu12Zn8Ca4和Mg77Cu8Zn12Ca3合金,并研究了其组织结构和力学性能,结果表明:Mg80Cu12Ca8,Mg75Cu10Zn10Ca5的组织结构虽然为非晶与晶态相的复合组织,但他们的强度很低,只有329MPa和314MPa。Mg76Cu12Zn8Ca4和Mg77Cu8Zn12Ca3合金断口表现为晶态相的脆性断裂特征。用Ni代替Mg77Cu12Zn5Y6中的Cu而制备出Mg77Ni12Zn5Y6非晶合金基复合材料,并研究其组织与力学性能。研究发现两种合金的组织相似,为非晶基体上分布着针状Mg相和少量的其他晶态相,但Mg77Ni12Zn5Y6合金中的非晶含量较多,且其压缩强度与塑性均高于Mg77Cu12Zn5Y6合金,分别为580MPa和8%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 非晶合金及其研究的意义
• 1.2 非晶合金发展历程
• 1.3 大块非晶成分特点及形成机理
• 1.3.1 大块非晶成分特点
• 1.3.2 块体非晶形成机理
• 1.4 大块非晶合金的形成能力及判据
• 1.4.1 形成能力
• 1.4.2 形成能力判据
• 1.5 块体非晶合金的制备方法
• 1.6 大块非晶基复合材料的研究概况
• 1.6.1 外加法制备大块非晶基复合材料
• 1.6.2 内生法制备大块非晶复合材料
• 1.7 本课题的提出及意义
• 1.7.1 镁合金的优良特性
• 1.7.2 镁基大块非晶合金及其复合材料的研究现状与发展趋势
• 1.7.3 本实验目的及意义
• 第二章 试验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验材料的配制
• 2.3.2 合金的熔炼及试样的制备
• 2.3.3 实验结果分析方法
• 第三章 Mg-Cu（Ni）基非晶合金的形成能力及力学性能
• 3.1 Mg-Cu-Nd合金的非晶形成能力及力学性能
• 3.1.1 合金成分的优化
• 3.1.2 金相组织
• 3.1.3 XRD衍射图谱
• 3.1.4 DSC曲线
• 3.1.5 力学性能及断口微观形貌
• 3.2 Mg-Ni-Nd合金的非晶形成能力及力学性能
• 3.2.1 合金成分的优化
• 3.2.2 金相组织
• 3.2.3 XRD衍射图谱
• 3.2.4 力学性能及断口形貌
• 3.3 Mg-Cu-Ni-Nd四元合金的形成能力及力学性能
• 3.3.1 金相组织
• 3.3.2 XRD衍射图谱
• 3.3.3 DSC曲线
• 3.3.4 力学性能及断口显微形貌
• 3.4 本章小结
• 第四章 Mg-Cu（Ni）基非晶复合材料的组织与力学性能
• 4.1 Mg-Cu-Ca与Mg-Cu-Zn-Ca系复合材料组织及力学性能
• 4.1.1 金相组织
• 4.1.2 力学性能及断口形貌
• 4.1.3 讨论
• 4.2 Mg-Cu-Zn-Y与Mg-Ni-Zn-Y复合材料组织及力学性能
• 4.2.1 XRD衍射图谱
• 4.2.2 金相组织
• 4.2.3 力学性能及断口形貌
• 4.3 讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢