镁基块体非晶晶化行为研究及复合材料制备

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1、江苏大学硕士学位论文摘要物质就其排列方式来说，可以划分为晶体和非晶体。非晶态合金由于其长程无序短程有序的原子排列方式，与晶态合金相比，具有许多独特的物理与化学性质。因而块体非晶合金的研究是当前国际材料领域的前沿课题。本文利用在空气中普通铜模浇注法制各了块体Mg基非晶态合佥及非晶复合材料，同时对非晶态合金进行了等温退火处理，采用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)及光学显微镜分析(OM)等手段对其进行了研究。本文首先研究了zn元素对M勖；Cu25--xZn。Y。。(x=3，5，7)四元Mg基非晶合金的玻璃形成能力、晶化行为

2、及熔化行为的影响。研究表明：当x=5时，合金的非晶形成能力最强，采用楔形铜模浇注完全非晶态试样厚度尺寸最大可达3．5mm，非晶形成的临界冷却速率为81．6K／s，同时玻璃转变温度和初始晶化温度最低，但约化玻璃转变温度T，。最大，为O．583；而当x=3时，合金具有最大的热稳定性，合金的过冷液相区最宽，△T；为63．8K。与其它合金相比较，Mg。。cu。。zn。Y。。四元台金的晶化转变更为复杂，表现为明显的四级晶化过程，而其熔化曲线为单一的吸热峰。当用5％(原子百分比)的Nd元素部分替代Mg。。Cu。。Zn。Y。。(x=3，5)合金中的Y元素后，合金的玻璃形成能

3、力明显提高，能制得的完全非晶态试样最大尺寸分别为4．5mm和4mm，临界冷却速率分别为49．4K／s和62．5K／s。同时，Mg。cu：。zn3Y。Nd5非晶合金的晶化行为表现为明显的三级晶化，熔化蓝线表现为较窄的单一吸热峰，峰宽为17．6℃。相比于Mg。。cu。zn。Y。。四元非晶合金，Mg。。Cu。。zn3Y。Nd。五元非晶合金的玻璃转变温度和初始晶化温度均明显提高。对Mg。。Cu。。Zn,V。Nd。非晶合金进行等温退火处理后，发生了非晶态向晶态的转变，原本单～非晶峰上出现了晶体相对应的尖锐晶体峰。在448K下，等温处理30min后，合金的脆性最大；在稍高

4、温度468K下，等温处理30min后，合金的组织较为粗大，但脆性有所降低；而采用448K，15min+468K，15min分步晶化工艺处理后，合金组织均匀细小，同时具有最大的显微硬度，均值达到了268．2Hv，比完全非晶态下高出约41Hv。本文还制备了两种成分的金属玻璃基复合材料(Mg。。Cu23A12Y。。和Mg。s一江苏大学硕士学位论文Cu20A15Y。。)试样。XRD分析表明，随着A1元素的加入，原本的非晶”馒头峰”上出现了晶体增强相的尖锐峰；DSC曲线中晶化放热峰表明两种合金基体为非晶态结构，相比于纯玻璃态时，复合材料的玻璃转变温度和初始晶化温度均下降

5、，过冷液相区变窄，同时表现为多级晶化；尽管两种合金的成分只有细微差别，但两者的微观组织却相差很大，当A1含量为2％时，显微组织中有明显的针状组织存在，而A1含量为5％时，为粒状组织，直径约lOOnm左右。此外，A1含量为5％时，复合材料的显微硬度只比非晶态下稍微有所增大，而Al含量为2％时，硬度值却明显提高，均值达到了285．6Hv，比完全非晶态下的硬度值高出了59．8Hv，同时相比于完全非晶态，复合材料无明显脆性。关键词：镁基块体非晶合金，晶化行为，等温退火，复合材料，维氏硬度II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTMaterialscarlbeclassi

6、fiedintodistinctspecies：crystalandamorphousbodyduetotherangingmodeofatoms．Comparedwithcrystallinealloys，amorphousalloyshavemanyuniquephysicalandchemicalpropertiesbecauseoftheshort-rangeordersandlong-rangerandompackingmodeoftheatoms．Theinvestigationonsuchbulkamorphousalloyshasbeenthe

7、forelandofcurrentdomainofinternationalmaterials．nleMg-basedamorphousalloysandamorphouscompositesarepreparedbyamethodofmeltcastingintocoppermouldintheair．AndsomeofthebulkMg-basedamorphousalloysareheat-treated、Ⅳithisothermalannealingtechnics．AllofthematerialarestudiedbythemethodofDSC，

8、XRD，SEM，OMandSOon．I