Cu基块体非晶合金的力学行为-论文.pdf

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1、种铸造及有色合金2012年第32卷第1期Cu基块体非晶合金的力学行为杨英俊单树森孙继库刘东字(空军航空大学航空机械工程系)摘要铜基大块非晶合金CusTiozrll_sNis与cusTi。。Zrll_NiAl具有高的压缩断裂强度，分别为2212MPa与2286MPa；伸长率均达到2．1％。断口微观形貌分析表明，cu基大块非晶合金具有3种不同类型的微观形貌，分别与断VI的3个断裂扩展区域相对应，并且观察到绝热升温导致的断面局部熔化现象。显微硬度与纳米压痕测试证实了非晶合金的弹塑性变形机制。关键词铜基大块非晶合金；压缩断裂强度；断口微

2、观形貌；弹塑性机制中图分类号TG139．8文献标志码A文章编号l001—2249(2012)01—0013～O4MechanicalPropertiesofCu—basedBulkAmorphousAlloysYangYingjun，ShahShusen，SunJiku，LiLIDongyu(DepartmentofAviationMechanicalEngineering，AviationUniversityofAirForce)Abstract：BothbulkCu52Ti3oZr1l_5Ni6andCu50Ti3。Zr11

3、Ni6A12amorphousalloysexhibithighfracture．55．．5strengthof2212MPaand2286MPa，respectively，andthecompressiveelongationofthebothreachesnearly2．1％．Threedifferentmicro—morphologiescanbeobservedonthefracturesurfacesofthesam—ples，whichcorrespondtothreefracturepropagationzones

4、onfracturesurface．Meanwhile，localizedmeltinginducedbyadiabaticheatingmayoccurinthefinalfailuremicro—morphology．Theelastic—plasticmodelviashearbandsofthetestedbulkmetallicglasseswasverifiedbymicro—hardnessandnano—inden—tationexperiments．KeyWords：Cu-BasedBulkAmorphousA

5、lloy，CompressiveFractureStrength，MicrostructureofFractureSurface，Elastic-PlasticMechanism大块非晶合金由于保持了与液态相近似的微观结反复熔炼3次以保证合金成分均匀，然后吸铸到铜模型构，不存在晶粒晶界、位错、析出相以及成分偏析与夹杂腔，分别制成直径为3mm、长为4Omm的棒状试样。等缺陷，因而具有高的断裂强度与弹性应变极限。然而采用理光D／MAX-RB型x射线衍射仪确认所获试样正是由于缺少位错、孪晶等晶体缺陷，大块非晶合金难为完全非晶组织。利用

6、线切割方法，制成3mmX6以像晶态材料一样，发生持续塑性变形和加工硬化行mm的压缩试样，压缩试验在Instron型万能试验机上为，而是产生高度局域化的剪切带，进而导致灾难性的进行，应变速率为5×10S_。。压缩断口形貌观察在脆性断裂口]，严重制约了块体非晶合金作为工程材料日立S一4700场发射扫描电镜上进行。显微硬度的测量的实际应用。Cu基块体非晶合金的断裂强度超过是在1．96N的载荷下加载10S，重复测试5次取平均2000MPal_】]，甚至与Cu晶须的强度接近，其断裂变值。纳米压痕试验是在MTSNanoIndenterXP仪

7、器形行为及断裂过程中剪切带的形成与扩展，始终是研究上进行，采用Berkovich金刚石压头。深压人试验，采者高度关注的问题。本课题将对Cu基块体非晶的压用恒定的载荷加载速率直至达到所要求的载荷；浅压人缩断裂及其变形机制进行了探讨。试验，采用恒定的位移加载速率直至所要求的深度。1试验方法2结果与分析采用磁控钨极电弧炉，将纯度>99．9％的Cu、Ti、图1为大块非晶合金Cu52．5与CuA2的压缩应zr、Ni、A1在高纯氩气保护下，按照名义成分力一应变曲线。从图1可以看出，Cu52．5合金首先发生Cu5Ti30Zrl1．5Ni6(简

8、写成Cu52．5)与Cu5Ti3oZr1l_5屈服，然后产生微量的塑性变形并发生断裂；而CuA2NiA1(简写成CuA2)熔制成母合金。每个母合金锭合金发生不明显的屈服后达到极限应力并发生脆性断收稿日期：2011—09—15；修改稿收到日期：201110—19第