Cu-Zr-Al及Cu-Zr-Al-YAg系块体非晶合金的制备、表征及性能研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要Cu-Zr-Al及Cu-Zr-AI-Y／Ag系块体非晶合金的制备、表征及性能研究摘要块状非晶合金拥有独特的性能，如高强度、高硬度、室温下极大的弹性和良好的加工成型，在近几年来引起了人们广泛的关注。相对已经获得实际应用的Zr基块体非晶合金而言，2000年以后发展起来的Cu基非晶合金价格更低廉而且性能优越。而自1989年开始以来，块体非晶合金研究大多集中在Zr基块体非晶合金上，对Cu基合金进行的研究相对较少。因此，研发具高玻璃形成能力(GFA)和良好应用性能的Cu基块体非晶合金成为研究的热点

2、之一。Cu基非晶合金，特别是Cu．Zr-AI体系因其高强度、高硬度等性能成为极具应用前景的非晶合金材料，并引起众多研究者的注目。本文是在CussZr40A15成分的基础上通过调节组元含量配比或加入少量Ag和Y元素的方法，以感应加热铜模浇铸的方法制备得到Cu．Zr-A1和Cu-Zr-A1．Y／Ag系大块非晶合金。并对所制备合金的热力学和力学性能进行了研究。在已有Cu55Zr40A15成分的基础上通过调节组元的相对含量得到了Cuss．xZml5+x(X=0，2，3)、Cuss．。Zr40+xAls(x=0，3)和C

3、us2Zl：协xAl8．，(x_0，2，3)等一系列不同成分块体非晶合金。其中Cu52Zr42A16的GFA最好，临界直径大于2mm。在Cu52Zr40A18成分的基础上添加稀土元素Y制得GFA很好的Cu-Zr-AI．Y非晶合金系，其中GFA最好的成分是Cu48Zr心18Y4，临界直径不小于6mm。而加Ag的Cu48Zr40A18A94成分GFA较差。但是具有最高GFA的Cu52Zr42A16和Cu48Zr40AlsY4合金都具有较小的过冷液相区宽度，分别为52．4"C和34．9"C，说明具有最高GFA成分并不

4、一定具有较高的热稳定性。常温下通过等应变速率准静态压缩实验，研究了Cu-Zr-A1和Cu-Zr-AI．Y／Ag系非晶合金的力学行为，发现含有少量晶化相的Cu-Zr-A1系非晶合金具有较高的断裂强度但没有塑性变形，而含有较多晶化相的Cu48Zr40AlsA舒成分不但没有塑性变形，而且断裂强度还很低。相比之下，完全非晶态的Cus2Zr42A16成分和Cu．Zr-A1-Y系合金不但压缩断裂强度没有显著降低，而且均有一定的塑性变形出现。同时发现随着zr和Y含量的增加，合金的塑性变形量也稍有增加。在不同应变速率下对Cus

5、2Zr40Als和Cu48Zr40AlsY4非晶合金力学性能的影响研究中，发现随着应变速率的增加，含有晶化相的Cu52Zr40A18非晶合金的断裂强度增加，没有塑性变形；完全非晶成分的Cu4sZr40AlsY4非晶合金断裂强度增加而塑性应变呈下降趋势。通过研究温度对Ctls2Zr40Alg和Cu48Zr40AlsY4非晶合III大学硕士学位论丈摘要缩力学行为的影响，发现含有晶化相的Cu52Zr40A18非晶合金的断裂强度首先随温度高而增加，之后随温度的进一步升高压缩变形由非均匀剪切流变转变为均匀变形。强度增加是

6、由于结构弛豫降低了晶化相／非晶界面的应力导致的。对于Cu48Zr40A18Y4非晶合金，强度随温度升高而下降，当温度升高至400"C时，发生了类似的由非均切流变到均匀变形的转变。其中强度降低也是由于发生结构弛豫引起部分区域向能低的亚稳态转变，致使玻璃稳定性降低造成的。词：Cu基非晶合金；非晶形成能力；热稳定性；压缩；应变速率；温度IV东北大学硕士学位论文Preparation，CharacterizationandPropertiesofCu--Zr-A1andCu—-Zr-A1—-Y／AgAmorphousA

7、lloysAbstractBulkamorphousalloys，havinguniquepropertiessuchashighstrength，highhardness，greatflexibilityatroomtemperatureandgoodprocessingmolding，havebeenarousingwidespreadconcerninrecentyears．ComparedtoZr-basedbulkamorphousalloysthathavebeenwidelyusedinpract

8、icalapplications，Cu-basedamorphousalloysmainlydevelopedafter2000havecompetitivelylowpricesandsuperiorperformances．Since1989，thestudyofbulkamorphousalloyshasbeenmostlyfocusedonZr-basedbulkamorpho