Mg65Cu25Y10非晶合金的制备及晶化研究

论文摘要

镁基非晶合金具有较强的玻璃形成能力,其中Mg65Cu25Y10合金在镁基非晶合金具有最大的过冷液相区和最高的玻璃形成能力。本文利用单辊甩带法制备了快速凝固Mg65Cu25Y10非晶薄带,利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪等分析手段对非晶薄带玻璃形成能力、晶化和熔化行为进行了分析。对Mg65Cu25Y10非晶薄带进行晶化处理,研究不同的晶化工艺对合金组织的影响,并对合金的硬度进行分析。主要结论如下：（1）随着辊速的提高,薄带的宽度和厚度也逐渐减小。辊速为17m/s,23m/s,28m/s时,非晶薄带宽度为0.5～5mm、厚度为30～150μm。利用一维傅立叶热传导方程估算50μm厚的薄带在辊速为17-28m／s时的冷却速率为6.59×106～1.65×108K／s。（2）Mg65Cu25Y10非晶合金具有较好的热稳定性,过冷液相区宽度最大为56K；Mg65Cu25Y10非晶合金具有较大的玻璃形成能力,其约化温度为0.54;Mg65Cu25Y10非晶合金的判定参数γ为0.407,计算得到的形成非晶的临界冷却速率为102K／s。（3）Mg65Cu25Y10非晶合金的晶化过程是一个两级晶化过程,且具有明显的动力学效应。随着加热速率的升高,Mg65Cu25Y10非晶的玻璃转变温度、晶化起始温度和晶化峰温度均向高温区移动。利用Kissinger法和Ozawa积分法计算的Mg65Cu25Y10非晶合金的表观激活能结果相近。（4）随着退火温度和退火时间的变化,Mg65Cu25Y10非晶合金的析出结晶相、结晶度不同。低温退火时形成α-Mg和CuMg2；高温退火时形成Mg24Y5、Mg2Y和Cu2Y,当温度大于580K保温较长的时间,析出相Mg24Y5分解。随着温度的升高,结晶度增大,由330K时的2.56%增大到580K时的90.21%。（5）非晶合金的晶化过程中,合金的硬度是由固溶强化和弥散强化机制的综合效果决定的,硬度在双重作用下表现为先上升后下降的趋势,在450K下进行退火处理,保温1h可以使合金的硬度达到最大值278Hv0.05,在580K下退火,保温4h时得到最低硬度188HV0.05。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 非晶态合金
• 1.1.1 非晶态合金发展概况
• 1.1.2 非晶态合金的结构、特点及用途
• 1.1.3 非晶态合金的形成
• 1.1.4 非晶态材料的制备工艺
• 1.1.5 非晶合金的玻璃形成能力
• 1.1.6 镁基非晶合金研究进展
• 1.2 非晶合金的晶化
• 1.2.1 晶化基本理论
• 1.2.2 非晶晶化方法
• 1.3 本课题研究的目的与任务
• 2 试验方法及分析手段
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验工艺流程
• 2.3.1 合金的熔炼
• 2.3.2 单辊甩带法制备非晶合金
• 2.3.3 等温晶化处理
• 2.4 分析测试方法
• 2.4.1 X射线衍射仪
• 2.4.2 差热分析
• 2.4.3 显微硬度测试
• 2.5 技术路线
• 3 Mg-Cu-Y非晶合金薄带制备及分析
• 3.1 合金设计理论
• 3.2 非晶薄带的分析
• 3.2.1 薄带的宏观特征
• 3.2.2 XRD分析
• 3.2.3 薄带的冷却速度
• 3.3 本章小结
• 65Cu₂₅Y₁₀非晶合金的晶化动力学研究'>4 Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀非晶合金的晶化动力学研究
• 4.1 玻璃形成能力研究
• 4.1.1 影响非晶形成能力的因素
• 4.1.2 非晶合金玻璃形成能力判据
• 65Cu₂₅Y₁₀非晶形成能力及热稳定性分析'>4.1.3 Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀非晶形成能力及热稳定性分析
• 4.2 晶化动力学分析
• 4.2.1 晶化动力学分析理论
• 4.2.2 动力学分析常用模型
• 4.2.3 晶化动力学参数计算
• 4.3 本章小结
• 5 晶化行为分析
• 5.1 非晶晶化过程分析
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 参数选定
• 5.2.2 结晶度测试方法
• 5.3 XRD分析
• 5.3.1 330K不同保温时间下合金的XRD分析
• 5.3.2 370K不同保温时间下合金的XRD分析
• 5.3.3 410K不同保温时间下合金的XRD分析
• 5.3.4 450K不同保温时间下合金的XRD分析
• 5.3.5 500K不同保温时间下合金的XRD分析
• 5.3.6 580K不同保温时间下合金的XRD分析
• 5.4 显微硬度分析
• 5.4.1 退火时间对硬度的影响
• 5.4.2 退火温度对硬度的影响
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表论文