异种块体非晶合金的液-固连接行为.pdf

《异种块体非晶合金的液-固连接行为.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文异种块体非晶合金的液－固连接行为LIQUID－SOLIDJOININGBEHAVIOROFDISSIMILARBULKMETALLICGLASSES郭帅哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG406学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文异种块体非晶合金的液－固连接行为硕士研究生：郭帅导师：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：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG406U.D.C:

2、620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringLIQUID-SOLIDJOININGBEHAVIOROFDISSIMILARBULKMETALLICGLASSESCandidate：GuoShuaiSupervisor：Assoc.Prof.HuangYongjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：School

3、ofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要块体非晶合金相比于传统的晶体材料具有优异的力学性能、物理性能及化学性能等，然而，非晶合金三维尺寸小以及再加工成形性能差的缺点制约了其工程应用。而焊接与连接方法能同时解决这两种问题，本课题组前期研究发现，相比其他块体非晶合金的焊接方法，液－固连接方法优势明显，且证实

4、了该方法在Zr基非晶合金连接中的可行性，但仍有许多科学问题和技术问题有待研究，故本文采用液－固连接方法连接异种块体非晶合金，并进行深入研究。本文以Cu46Zr42Al7Y5(Cu46)、Cu44.25Ag14.75Zr36Ti5(Cu44.25)、Zr50.7Cu28Ni9Al12.3(Zr50.7)、(Zr0.55Al0.20Co0.20Cu0.05)97Ag3(Ag3)和Ni42Ti19Zr22.5Al8Cu5Si3.5(Ni42)块体非晶合金为研究对象，研究了不同固相尺寸(指内部固相合金直径)和玻璃转变温度差值

5、(ΔTg=Tg,inside-Tg,outside)液－固连接样品界面处的形貌和微观结构特征以及力学性能，并采用COMSOLMultiphysics有限元模拟软件研究了液－固连接过程的热历史，阐明了块体非晶合金液－固连接方法的冶金结合机理。采用液－固连接方法制备了不同固相尺寸(Cu44.25/Zr50.7)和玻璃转变温度差值(Cu46/Zr50.7、Cu44.25/Zr50.7、Zr50.7/Zr50.7、Ag3/Zr50.7和Ni42/Zr50.7)的块体非晶合金连接样品。借助X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(O

6、M)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对界面进行了形貌和微观结构研究。结果表明，固相尺寸和玻璃转变温度差值对液－固连接界面冶金结合效果具有重要影响。固相尺寸过小，导致内部固相表面过度熔化；若固相尺寸过大，导致热量输入不足，界面存在缺陷。内部固相合金直径为定值时，随着ΔTg的增加，界面结合效果逐渐变差。当内部固相合金直径为3mm且ΔTg为负值时，Cu基和Zr基非晶合金连接样品的界面可以实现原子尺度的冶金结合。SEM和TEM结果显示，液－固连接界面处存在三个区域，即内部固相区、过渡区和外部非晶区。研究了

7、块体非晶合金液－固连接样品的力学性能(包括压缩性能、剪切强度及纳米硬度)和断口形貌特征。内部固相合金直径为3mm的Cu44.25/Zr50.7样品的压缩断裂强度可以达到1500MPa以上，外部Zr50.7合金断口形貌呈现非晶合金的脉络状花纹特征。剪切强度测试结果表明，当ΔTg是负值时，即Cu46/Zr50.7和Cu44.25/Zr50.7样品，剪切强度较高且相差不大，分别为120MPa和124MPa，充分证明了界面处实现了良好的冶金结合。随着ΔTg进一步增高，连接样品的剪切强度明显降低。ΔTg为负值的Cu46/Zr5

8、0.7和ΔTg为0K的Zr50.7/Zr50.7样品纳米硬度结果表明，过渡区的硬度介于内部固相区和外部非晶区的硬度之间。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文采用COMSOLMultiphysics有限元模拟手段研究了不同固相尺寸(Cu44.25/Zr50.7)和不同ΔTg(Cu44.25/Zr50.7、Zr50.7/Zr50.7和Ag3/Zr5