新型mg基块体非晶合金喷铸制备和力学性能的研究

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1、新型Mg基块体非品合金的喷铸制各与力学性能研究摘要Mg基块体非晶合金由于其较大的玻璃形成能力和优异的力学性能，特别是其密度低、比强度高等特点，而被认为是一种具广阔应用前景的新型轻质结构材料，日益受到人们的重视和关注。本文以Mg基块体非晶合金为研究对象，采用铜模喷铸工艺成功地制备出直径为2mm的新型Mg—Li．Cu．Ni．Y、Mg．Cu．Ti．Y和Mg．Zn．Cu．Gd系块体非晶合金，利用x射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和力学实验机等仪器设备对铸态合金试样的相结构、热力学性质、力学性能及断口形貌等进行了系统研究。主要结果如下：(1)XRD分析表

2、明，M965Li；Cu20．。NisYlo(x=0，2，4)、M960Cu30．；Ti；Ylo(x=3，5，8)和M965一xZn；Cu25Gdlo(x=0，3，5)合金试样均具有完全非晶态结构，M965Li6Cul4NisYlo、M960Cu20TiloYlo和M957Zn8Cu25Gdlo合金试样为非晶相和晶体相共同组成的非晶复合结构。通过进一步分析发现，其晶体相均以M92Cu相为主，由此可见，抑制合金熔体快速冷却过程中M92Cu相的析出成为获得上述具有完全非晶态结构的新型Mg基块体非晶合金的关键所在。(2)DSC测试结果表明，新型Mg—Li—Cu—Ni-Y、Mg-Cu-Ti-Y

3、和Mg-Zn-Cu．Gd系块体非晶合金金均具有较高玻璃形成能力和热稳定性，但随合金中Li、Ti和zn含量的增加，非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性逐渐降低。其中，Li和Ti的增加均分别使Mg-Li-Cu-Ni-Y系和Mg—Cu．Ti—Y系非晶合金试样的玻璃转变温度R和初始晶化温度Tx降低，并且Tx降低幅度较T。大，使过冷液相区宽度△Tx减小，表明非晶合金的玻璃形成能力逐渐下降，其原因可能与元素Li和Ti与相应合金组元间的混合热为正有关(El-Mg：0kJ／mol；Li-Y：+8kJ／mol；Li—Ni：+1kJ／mol；Ti—Mg：+16kJ／mol；Ti—Y：+15kJ／m01)；而

4、zn的增加则使Mg．Cu．Zn．Gd系块体非晶合金的Tg升高、Tx降低，导致△Tx大幅度减小，表明非晶合金的玻璃形成能力明显下降。(3)力学性能研究发现，新型Mg—Li—Cu—Ni—Y、Mg．Cu—Ti—Y和Mg—Zn—Cu—Gd系块体非晶合金均具有高的压缩断裂强度(sf)、人的弹性应变(e。)、高的显微硬度(Hv)和低的弹性模量(E)。其中，M965Li2Cul8NisYl0非晶合金试样的Sf、e。、Hv和E分别为729MPa、2．28％、253和36GPa；M960Cu27Ti3Y10非晶合金试样的Sf、e。、Hv和E分别为879MPa、3．04％、347和34GPa；M部oZn

5、sCu=5Gdlo非晶合金试样的Sf、e。、Hv和E分别为754MPa、3．07％、286和32GPa。不难看出，相较而言金属Ti作为一种增强元素可以在较高程度上提高Mg基非晶合金的力学性能。哈尔滨上程人学硕士学位论文(4)SEM断口形貌分析表明，新型Mg-Li—Cu—Ni—Y、Mg—Cu—Ti-Y和Mg—Zn—Cu—Gd系块体非晶合金的断裂形式与其他典型块体非晶合金一样，仍大都是以剪切断裂模式为主导的脆性断裂。因此，提高塑性依然是Mg基非晶合金将来研究的重点之一。关键词：铜模喷铸；Mg基块体非晶合金；玻璃形成能力；力学性能新型Mg基块体非晶合金的喷铸制备与力学性能研究Abstrac

6、tDuetothehighglassformingability(GFA)andexcellentmechanicalproperties，especiallythelowdensityandhighspecificstrengthfeatures，Mg-basedbulkmetallicglasses(BMGs)areconsideredasnewlightweightstructuralmaterialswithgreatapplicationprospectthathavecapturedpublic’Sgrowingattentionandconcem．Inthepresen

7、tthesis，newMg-basedBMGsofMg-Li—Cu—Ni—Y，Mg—Cu—Ti-YandMg—Zn—Cu—Gdwith2mmdiameterhavebeensuccessfullypreparedbycoppermoldinjection—castingmethod．Thephasestructures，thermodynamicproperties，mechanicalpropertiesandfracturesurfacemorphol