ZrCuNiAl大块非晶合金的力学行为研究

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1、+.国内图书分类号：TG146.44学校代码：10213国际图书分类号：620.18密级：公开工学硕士学位论文ZrCuNiAl大块非晶合金的力学行为研究硕士研究生：薛鹏导师：黄永江副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学+ClassifiedIndex:TG146.44U.D.C:620.18DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMECHANICALBEHAVIORSOFAZrCuNiAl

2、BULKMETALLICGLASSCandidate：XuePengSupervisor：Assoc.Prof.HuangYongjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：Har

3、binInstituteofTechnology摘要摘要本文选用不同热处理状态的Zr50.7Cu28Ni9A1l2.3大块非晶合金作为研究对象，系统表征了热处理对非晶合金微观结构的影响，并分析非晶合金力学行为与微观结构之间的关系，建立了与非晶合金热处理参数有关的塑性变形的力学模型。利用差示扫描量热计(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、同步辐射光源等表征设备，分析了不同热处理状态的合金样品的微观结构。结果表明，在低于玻璃转变温度(Tg)进行不同时长的退火处理没有明显的改变合金的非晶态微观结构，

4、但是，由高分辨率透射电镜(HRTEM)图像的自相关函数(ACF)计算结果可见，试样的有序化程度随着退火处理时间的延长而递增，但增幅逐渐降低。同步辐射分析结果显示，退火使非晶合金原子排列更为紧密，提高了合金的有序度。将非晶合金在玻璃转变温度与晶化温度(Tx)之间进行等温度不同时长的热处理得到具有不同晶化相分数的晶化试样。TEM图像显示，晶化相分数增加至约40%时，析出相形态由块状转变为针状，弥散程度由集中转变为分散，析出相的成分同时发生变化。同步辐射试验则验证了试样微观结构的显著改变，以及有序度的明显上升。室温条件的三

5、点弯曲试验结果表明，对于退火处理和晶化处理的试样，由于自由体积的减少和割裂基体的晶化相的析出，热处理时间的延长降低了非晶合金试样的塑性变形能力，使其变形行为转变为脆性断裂。压缩试验结果表明，由于自由体积减少，剪切带不易形核和扩展，退火试样的屈服应力有所提高；晶化相的少量析出形成的弥散强化作用使晶化相分数6%的试样的断裂强度上升，继续提高晶化相分数，则试样的断裂强度明显下降，且断裂形式转变为脆性断裂。维氏硬度实验结果表明，由于剪切带形核困难，退火处理8小时的试样硬度最高；弥散强化作用使晶化相分数约6%的试样硬度最高。对

6、纳米压痕试验结果进行分析发现，由于原子排布逐渐紧密，退火试样的显微硬度随退火时间增长而升高，但是自由体积的减少使塑性变形能力下降；晶化相分数40%以及100%的试样由于析出了针状晶化相，显微硬度较其他试样明显降低。建立了不同退火条件下Zr50.7Cu28Ni9A1l2.3大块非晶合金的弯曲力学模型，阐明了退火时间，中性层偏移量与剪切带最小间距之间的关系，并利用实验结果进行了验证。关键词：大块非晶合金；热处理；力学行为；同步辐射-I-AbstractAbstractInthisthesis,aZr50.7Cu28Ni9

7、A1l2.3bulkmetallicglass(BMG)wasselectedasamodelmaterials.TheeffectofheattreatmentonthemicrostructuralevolutionofthisBMGwasstudied.TherelationshipbetweenthemicrostructureandtherelatedmechanicalpropertiesofthisBMGwasstudied.Amechanicalmodelregardingthecorrelation

8、betweentheannealingtimeandmechanicalperformanceswasestablished.ThemicrostructuresoftheBMGsampleswithdifferentheattreatmentstateswereinvestigatedusingdifferentialscanningcalo