Cu-Zr合金玻璃形成能力及力学性能研究

论文摘要

本文中通过不同方法制备了一系列Cu-Zr二元非晶合金及Cu-Zr-Al三元非晶合金,对Cu-Zr二元非晶合金及Cu-Zr-Al三元合金棒的玻璃形成能力及力学性能进行了研究。采用甩带法制备了二元Cu50Zr50、Cu56Zr44、Cu60Zr40、Cu61.8Zr38.2、Cu64Zr36非晶薄带,采用喷铸法制备以上各种成分直径2 mm的合金棒。采用X射线衍射及差热扫描量热仪对二元非晶薄带及二元合金棒的玻璃形成能力进行了研究。结果表明:在二元Cu-Zr系统中,Cu50Zr50具有最强的玻璃形成能力。采用喷铸的方法在Cu50Zr50基础上添加少量的Al,制备直径3 mm的（Cu50Zr50）100-xAlx（x=4,5,6,8）非晶合金。同样,对制得的合金采用X射线衍射、扫描电镜、差热扫描量热仪、差热分析仪对其玻璃形成能力进行研究。结果表明:（Cu50Zr50）92Al8具有最强的玻璃形成能力。制备更大直径4 mm、5 mm的（Cu50Zr50）92Al8合金,发现在本实验条件下直径5 mm的（Cu50Zr50）92Al8合金不是完全非晶结构,而直径4 mm的合金为完全非晶结构,故在本实验条件下,其临界直径为4 mm。Al元素的加入大大增强了合金的玻璃形成能力。通过准静载条件下压缩实验、维氏硬度和纳米压痕等测试手段,研究了Cu-Zr-Al三元棒状合金的室温力学行为。通过测试发现,对于相同直径（d=3 mm）的合金,随着Al含量的增加,合金的塑性降低,硬度值变化不大。对于不同直径相同成分的（Cu50Zr50）92Al8合金,随着直径的增加,样品的塑性有增强的趋势,这可能是由于微小晶粒的存在使得合金的弹塑性增强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 非晶合金简介
• 1.2 非晶态合金的形成机理
• 1.2.1 大块非晶合金形成的经验准则
• 1.2.2 大块非晶合金形成的结构因素
• 1.2.3 大块非晶合金形成的热力学条件
• 1.2.4 大块非晶合金形成的动力学条件
• 1.3 大块非晶合金玻璃形成能力判据
• 1.4 非晶合金的制备方法
• 1.4.1 传统非晶态合金的制备
• 1.4.2 大块非晶态合金的制备
• 1.5 大块非晶合金的性能和应用
• 1.5.1 优异的力学性能及其应用
• 1.5.2 金属玻璃的磁性及其应用
• 1.5.3 应用领域和未来趋势
• 1.6 铜基大块非晶合金的研究进展
• 1.7 本研究的意义和主要内容
• 第2章 非晶合金的制备和分析测试方法
• 2.1 样品制备
• 2.2 分析测试方法
• 2.2.1 X射线衍射分析——XRD
• 2.2.2 扫描电子显微镜分析——SEM
• 2.2.3 差示扫描量热法——DSC
• 2.2.4 差热分析——DTA
• 2.2.5 力学性能分析
• 第3章 Cu-Zr二元非晶合金玻璃形成能力
• 3.1 引言
• 3.2 样品制备
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 薄带
• 3.3.2 合金棒
• 3.4 本章小结
• 第4章 Cu-Zr-Al三元合金玻璃形成能力
• 4.1 引言
• 4.2 三元Cu-Zr-Al合金
• 50Zr₅₀)₉₂Al₈大块非晶合金'>4.3 (Cu₅₀Zr₅₀)₉₂Al₈大块非晶合金
• 4.4 本章小结
• 第5章 Cu-Zr基非晶合金力学性能
• 5.1 引言
• 5.2 非晶薄带的室温拉伸实验
• 5.3 室温压缩实验
• 5.4 维氏硬度实验
• 5.5 纳米压痕测试
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢