论文摘要
高比强度的镁基非晶合金被认为是未来航空航天、交通和通讯三大领域具有前途的材料之一，是非晶材料领域的一个研究热点。本文选取具有强抗氧化能力的Mg65Cu25Tb10非晶合金作为研究对象，采用真空感应熔炼及喷铸的方法制备出一系列Mg65Cu25-xTb10-yNixREy块体非晶合金，利用XRD、DSC、EDS、SEM等分析测试方法，在系统研究Mg65Cu25Tb10非晶合金的制备条件、非晶形成及其性质的基础上，探讨了Ni替代部分Cu以及添加混合稀土元素对Mg-Cu-Tb块体非晶合金形成能力和性质的影响。主要内容和结论有： 制备出Φ3mm的Mg65Cu25Tb10非晶合金，根据DSC曲线数据分析，其过冷液相区宽度ΔTx=73K，约化玻璃转变温度Trg=0.573，合金的非晶形成能力和热稳定性与Mg65Cu25Y10相当，并具有较好的抗氧化能力。室温压缩断裂强度为756MPa，弹性模量为54GPa，试样在最终断裂前没有明显的塑性应变，属于脆性断裂。 系统分析了Ni替代部分Cu对Mg65Cu25Tb10非晶合金形成能力及力学性能的影响。随着Ni含量的增加，Mg65Cu25-xNixTb10（x=0，5，10）非晶合金的形成能力与热稳定性依次降低。但是添加5％的Ni元素可以显著提高Mg（65）Cu25Tb10非晶的强度，其室温压缩断裂强度从756MPa提高到867MPa，维氏硬度从241增加到252，过冷液相区宽度为56，表现出良好的非晶形成能力与强度匹配。 研究了稀土元素在该系列非晶合金中的作用。用3％的Ce或6％的稀土混合物（Ce（3％）+Y（3％））替代部分Tb后，所得到的Mg65Cu20Ni5Tb7Ce3、Mg65Cu20Ni5Tb4Ce3Y3非晶的Trg值从Mg65Cu20Ni5Tb10的0.542增长到0.553、0.554，ΔTx值从56增长到59、62。多组元之间的混乱效应与稀土元素的强抗氧化性是非晶形成能力与热稳定性提高的重要原因。但是，这些多稀土组元非晶合金的脆性很大，压缩断裂强度远低于Mg65Cu20Ni5Tb10，都在300MPa以下发生碎裂。 分析了一系列Mg65Cu25-xTb10-yNixREy块体非晶合金的晶化过程。XRD分析表明，Mg65Cu25Tb10非晶合金的晶化初始相为Mg2Cu相。添加Ni元素后的非晶合金的晶化初始相为Mg2Ni。随着稀土组元数的增加，该系列非晶合金的晶化过程和晶化析出相愈加复杂。晶化动力学研究表明，Mg65Cu20Ni5Tb7Ce3非晶合金的表观晶化激活能Ep1=137.500KJ／mol，Ep2=165.826KJ／mol。