新型镁基大块非晶合金的制备研究

论文摘要

镁基非晶合金的玻璃形成能力强,在Mg-Ln-TM系的合金中,Mg65Cu25Y10合金具有最大的△Tx（=Tx-Tg,Tx为晶化转变温度,Tg为玻璃转变温度）和最高的GFA。笔者在现有镁基大块非晶合金的基础上研究成本低、室温塑性好、玻璃形成能力强的新型非晶合金材料。通过对不同合金元素的影响进行系统分析,对玻璃形成能力、室温力学性能等进行研究,实现了低成本制备新型镁基大块非晶合金。 在Mg-Cu-Y体系及相关范围探索添加其它金属元素对合金玻璃形成能力的影响,制备临界尺寸更大的镁基非晶合金。实验过程中,使用钨极磁控电弧炉熔炼Cu-Y-M（M为添加其它元素）中间合金,再用此中间合金与纯镁在氩气保护气氛下于电阻炉中熔炼Mg-Cu-Y-M（M为添加其他元素）最终合金,最后使用铜模浇铸大块Mg-Cu-Y-M非晶合金。使用高真空单辊旋淬系统制备各种成分的Mg-Cu-Y-M非晶合金条带。将制得非晶合金以及非晶合金条带进行X射线衍射分析确定其相组成。使用差热扫描量热仪绘制Mg-Cu-Y-M非晶合金DSC曲线,确定其玻璃化温度和晶化温度,根据热分析结果分析其形成大块非晶合金的能力。将制得的Mg-Cu-Y-M非晶合金条带在一定温度区间进行热处理,对热处理前后条带进行弯曲实验判断其室温塑性,并进行拉伸实验判断其拉伸强度。利用光镜,扫描电镜对条带试样的组织进行分析,并对条带断口形貌进行观察和分析。 实验结果表明,使用Nd元素部分代替Y元素不影响合金的非晶形成能力,并且Nd的价格大大低于Y的价格。添加Ni部分代替Cu,在不影响其非晶形成能力条件下,大大改善了大块非晶合金的室温塑性。对比分析添加元素的含量以及元素种类对非晶形成能力的影响。并综合分析了Mg-Cu-Y-M（M为添加其它元素）非晶的力学性能。结合力学性能测试结果和断口照片分析了时效处理对Mg65Cu25Y10、Mg-Cu-Y-Nd和Mg65Cu23Ni2Y10非晶条带、大块非晶合金的室温塑性、力学性能影响,提出了一种提高条带室温塑性的方法,对非晶合金的晶化过程做了初步探讨。

论文目录

• 第1章 概述
• 1.1 非晶合金简介
• 1.2 大块非晶合金制备方法与研究现状
• 1.2.1 大体积非晶形成的成分结构条件
• 1.2.2 大体积非晶形成的热力学条件
• 1.2.3 大体积非晶形成的动力学条件
• 1.2.4 大块非晶材料的制备工艺
• 1.3 大块镁基非晶合金研究与应用现状
• 1.3.1 镁基大块非晶合金特性
• 1.3.2 新型多组元Mg基大块非晶合金研究现状
• 1.4 本课题研究目的与任务
• 1.4.1 新型多组元Mg基大块非晶合金的制备与研究
• 65Cu₂₅Y₁₀非晶合金时效处理研究'>1.4.2 Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀非晶合金时效处理研究
• 第2章 Mg-Cu-Y-Nd大块非晶合金
• 2.1 实验原材料与实验设备
• 2.1 实验工艺
• 2.2 分析测试实验
• 2.2.1 X射线衍射分析
• 2.2.2 热分析
• 2.2.3 力学性能测试
• 2.3 实验结果
• 2.4 分析与讨论
• 65Cu₂₅Y₁₀，Mg₆₅Cu₂₅Y₉Nd₁和Mg₆₅Cu₂₅Y₇Nd₃的XRD分析'>2.4.1 Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀，Mg₆₅Cu₂₅Y₉Nd₁和Mg₆₅Cu₂₅Y₇Nd₃的XRD分析
• 65Cu₂₅Y₁₀，Mg₆₅Cu₂₅Y₉Nd₁和Mg₆₅Cu₂₅Y₇Nd₃的DSC曲线分析'>2.4.2 Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀，Mg₆₅Cu₂₅Y₉Nd₁和Mg₆₅Cu₂₅Y₇Nd₃的DSC曲线分析
• 2.4.3 Nd元素对大块非晶合金力学性能影响
• 2.5 ND元素对非晶形成能力影响理论分析
• 2.5.1 原子半径对非晶形成能力影响
• 2.5.2 合金化效应对非晶形成能力影响
• 2.5.3 原子的相互作用对非晶形成能力影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 Mg-Cu-Ni-Y大块非晶合金
• 3.1 实验原材料与实验工艺
• 3.2 实验结果
• 3.3 分析与讨论
• 65Cu₂₅Y₁₀，Mg₆₅Cu₂₃Ni₂Y₁₀非晶合金DSC曲线分析'>3.3.1 Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀，Mg₆₅Cu₂₃Ni₂Y₁₀非晶合金DSC曲线分析
• 3.3.2 Ni元素对大块非晶合金力学性能的影响
• 3.4 NI元素对非晶形成能力影响理论分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 非晶合金条带时效处理
• 4.1 实验原材料与设备
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 时效处理前后非晶条带微观组织结果与分析
• 4.2.2 时效处理前后非晶条带断口照片分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士研究生期间发表的论文