W丝/Zr基非晶复合材料的力学性能

论文摘要

块状非晶合金因具有优异的性能而越来越受到人们的关注。本文围绕Zr基块状非晶复合材料的力学性能开展了以下方面的研究:采用渗流铸造法制备W丝/ Zr基非晶复合材料,研究了其力学性能及变形特性。在室温下,W丝/ Zr基非晶复合材料的压缩断裂强度达到2750MPa,塑性达到29%。试样的破坏方式主要是纵向劈裂。W丝对非晶基体单一剪切带的阻碍,促进多重剪切带的产生和扩展是复合材料产生大量塑性变形的微观机理。在100℃、300℃、340℃、390℃对W丝/Zr基非晶复合材料进行热处理后,在应变速率为2×10-4s-1,2×10-3s-1,2×10-2s-1的条件下进行压缩实验。在相同应变速率下,热处理温度对W丝/ Zr基非晶复合材料力学性能没有明显的影响。在热处理温度分别为100℃、300℃时,材料的断裂强度和塑性均随着应变速率的提高而降低;在热处理温度为340℃、390℃时,随着应变速率的提高,复合材料的断裂强度没有明显的变化,而塑性降低。在-100℃,0℃,150℃,250℃,310<sup>℃五个不同的温度下对W丝/ Zr基非晶复合材料进行压缩。随着温度的升高,W丝/ Zr基非晶复合材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度降低,塑性升高。W丝/ Zr基非晶复合材料在-100℃,0℃下的破坏方式为纵向劈裂,而在150℃,250℃,310<sup>℃的破坏方式为纵向劈裂和扭曲的混合破坏。研究了W丝/ Zr基非晶复合材料在-60℃,-40℃,-20℃,0℃,20℃下的冲击性能。试样脆性断裂,破坏的主要方式为界面破坏和钨丝脆性折断。冲击断口可分为断裂区和冲击区,断裂区面积达80%以上,冲击区破坏最严重。随着温度的升高,材料的冲击功从0.8J升高到1.2J,冲击韧性从47KJ /m2升高至69KJ/m2。研究了W丝/ Zr基非晶复合材料在室温下的三点弯曲性能。试样在三点弯曲实验中表现为脆性断裂,三角区钨丝-非晶界面出现不均匀的分离,试样中跟压头接触的部位破坏最严重。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 块体非晶态合金
• 1.1.1 非晶态固体简介
• 1.1.2 块体非晶态合金的发展
• 1.1.3 非晶态合金的种类
• 1.1.4 块体非晶态合金的性能
• 1.2 非晶形成的基本理论
• 1.2.1 非晶形成的控制因素
• 1.2.2 非晶转变的理论模型
• 1.3 非晶合金的变形与断裂
• 1.3.1 非晶态合金变形的自由体积模型
• 1.3.2 非晶态合金变形的绝热剪切模型
• 1.4 非晶态合金复合材料
• 1.4.1 非晶态合金复合材料的发展
• 1.4.2 非晶态合金复合材料的制备方法
• 1.4.3 非晶态合金复合材料的研究现状
• 1.5 本文研究的内容及意义
• 第2章 试样制备与实验分析方法
• 2.1 实验试样的制备
• 2.2 实验方法
• 2.3 实验分析方法
• 第3章 非晶复合材料的室温破坏机理和热处理对力学性能的影响
• 3.1 W 丝/ZR 基非晶复合材料的室温破坏机理
• 3.1.1 试样的外观形貌
• 3.1.2 试样的宏观破坏方式
• 3.1.3 非晶复合材料内部剪切带的萌生和扩展
• 3.1.4 W 丝/Zr 基非晶复合材料中不同类型的剪切
• 3.2 热处理和应变速率对力学性能的影响
• 3.2.1 热处理温度对复合材料力学性能的影响
• 3.2.2 应变速率对复合材料力学性能的影响
• 3.2.3 试样压缩后的DSC 分析
• 第4章 温度对非晶复合材料力学性能的影响
• 4.1 实验结果分析
• 4.1.1 室温以上温度复合材料的压缩行为
• 4.1.2 室温以下温度复合材料的压缩行为
• 第5章 非晶复合材料的冲击和弯曲性能
• 5.1 冲击实验
• 5.1.1 冲击实验试样的制备
• 5.1.2 冲击实验方法
• 5.1.3 U 形缺口冲击结果分析
• 5.1.4 V 形缺口以及不开口试样的室温冲击
• 5.2 弯曲实验
• 5.2.1 弯曲实验试样的制备及实验方法
• 5.2.2 U 形缺口弯曲结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢