Cu-Ti基块体非晶合金玻璃形成能力、合金化效应及性能研究

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1、南京理工大学博士学位论文Cu-Ti基块体非晶台金玻璃形成能力，合金化效应及性能研究摘要本文采用熔炼一吸铸法制备了Cu47T'L34ZrlINi8系列块体非晶合金，采用多种实验手段及相关理论着重研究了合金的玻璃形成能力、合金元素对玻璃形成能力与热稳定性的影响、力学性能、摩擦学性能等，主要内容包括：1．采用熔炼一吸铸法制备了Cu4TH34zrllNi8块体非晶合金样品，研究了其玻璃形成能力、自由能表达式，采用热膨胀法研究了合金的原子作用势，发现该合金的费米面稍稍溢过伪布里渊区，满足Hume-Rothery规律；在深过冷区

2、间，Thompson-Spaepen公式与Lad2公式可以较好描述过冷液相与晶体相的自由能差；块体非晶合金的结构弛豫温度Tr与原子间作用势110成正比，而玻璃转变温度Tg与Uo的关系与玻璃转变的物理本质有关：2．制备了(Cu47Ti34ZrllNi8)(100一x)Mx合金样品(M=A1，Be，Si，Nb，Fe，Co；x=l，2，4)，研究了合金元素的影响规律，发现采用熔炼一吸铸法可以制备0．5mm厚的板状(Cu47Ti34ZrllNiS)99M(M=AI，Be，Si，Nb，Fe，Co)块体非晶合金样品，Si的加入使

3、合金的ATx、Trg、T和K．H提高，玻璃形成能力增强；AI、Be、Co、Fe、Nb的加入使合金的ATx、Trg、Y和KH下降，玻璃形成能力下降；(Cu47Ti34ZrllNi8)99M块体非晶合金的玻璃形成能力与非晶形成焓成反比，而晶化激活能与原子尺寸参量6成正比；3．测定了Cu47面34盘11Ni8系列块体非晶合金的弯曲与压缩性能，分析了断口与微观组织。Cu47n34ZfllNi8块体非晶合金具有良好的力学性能，其弯曲强度与压缩强度分别为2350MPa和1731MPa，断口为典型的脉络状花样，淬火态微米级晶体的出

4、现使合金的强度下降；Si或Al加入合金后形成了非晶／纳米晶结构，使力学性能提高，弯曲强度从2350MPa分别提高至3260MPa和2970MPa，压缩强度从1731MPa分别提高至1894MPa和1862MPa；Nb加入合金后在非晶基体中也形成了少量纳米级晶体相，但这些纳米晶体相聚集生长，使合金的压缩强度下降为1608MPa；⋯4．测定了铜基与锫基块体非晶合金的摩擦学性能，采用闪温解释了非晶合金的磨损机制。在实验条件下，块体非晶合金—SUS304不锈钢摩擦配副的磨损量大于非晶合金一Si3N4陶瓷摩擦配副；载荷增大使稳

5、态摩擦系数与磨损速率都增加；在干摩擦、生理盐水、血浆润滑、蒸馏水润滑四种实验条件下，铜基块体非晶合金的耐磨性均优于锆基块体非晶合金；块体非晶合金摩擦磨损失效的重要特征是磨粒磨损、粘性流动与物质转移；非晶合金的硬度、导热能力、玻璃转变温度和晶化温度决定了耐磨性能的差异，而不同条件下耐磨性能的差异则取决于润滑剂传博士论文输摩擦热、降低局域温度的能力．关键词：块体非晶合金，玻璃形成能力，热稳定性，力学性能，摩擦磨损南京理工大学博士学位论文Cu-1．i基块体非晶合金玻璃形成能力、合金化效应及性能研究AbstractInthe

6、researchofthisdissertation,Cu47Ti34ZrlINi8seriesbulkamorphousalloyswerepr唧哪倒byalemeltingandsuctioncastingmethod,theglassformingabilityofthealloy,theinfluencel耳mnthegla豁formingabilityandthermalstabilityofalloyingelements,themechanicalproperties,andthetribologiea

7、ipropertieswerestudiedbyexperimentsandcorrelationmethods；Themainworksofthispaperareasfollows：1．Cll471船4ZrllNi8bulkamorphousalloyswei'epreparedbyarcmeltingandsuctioncastingmethod,theglass—formingabilityandGibbsfreeenergydifferencebetweenthecrystallineandundercoo

8、ledliquidphasesWel'estudied,andtheeffectivedepthofpairpotemialwasstudiedbythermalexpansionmethod．TheFermisurfaceoftheCu47Ti34Zrl1Ni8bulkamorphousalloysisincontactwimthepseud