块体非晶合金的水平连续制备技术研究

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1、硕士学位论文块体非晶合金的水平连续制备技术研究ResearchonHorizontalContinuousFabricationofBulkMetallicGlasses作者姓名：拯云樘学科、专业：挝整麦画王猩学号：指导教师：21005070重韭副塾援完成日期：垄Q!墨：堕大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中=已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一

2、同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：生去§率茎幽鱼曼2￡车矗互至叁血亟堇立遗!盏作者签名：聋b二丝与日期：塑!i年j∑月』L日大连理工大学硕士学位论文摘要块体非晶合金，是指在固态下呈现短程有序且长程无序原子排列结构的金属合金，是应用现代快速凝固冶金工艺制备的兼具一般晶态材料和玻璃态材料特性的新型合金材料。相比于常规金属材料，块体非晶态合金材料展现出了优异的力学性能和良好的物理、化学、电化学性能，具有高的强度、硬度、超高的耐磨耐蚀性以及良好的加工性能等特点。这些优异的性能使得块体非晶态合金在功能材料领域和结

3、构材料领域中展现出着巨大的应用价值，引起了人们的广泛关注。由于块体非晶态合金的成型方法普遍存在成本过高，制备条件过于苛刻，制备效率较低，仅能实现小批量生产等特点，极大限制了块体非晶合金材料的应用与发展。水平连续制备技术是铸锭沿水平方向牵引连续成型的一种先进材料制备方法。与常规制备方法相比，连续制备技术具有制备过程连续化的典型特点，应用连续制备技术制取块体非晶合金具有高效率低成本的优点，这是传统块体非晶合金制备方法所不能比拟的。因此开发块体非晶合金连续制备技术可以有效提高块体非晶合金的制备效率，实现块体非晶态合金的规模化工业生产，对块体非晶态材料的发展及应用具有重要的科研价值和工程意义。本文致

4、力于块体非晶合金的水平连续制备技术研究，研究块体非晶合金的连续制备工艺方案。通过对连续制备过程中的工艺参数的有效调控，实现块体非晶合金材料的连续成型。评价块体非晶合金在连续成型过程中的形成机理及制备工艺参数对块体非晶合金连续成型的影响。本文选用Zr55Cu30Ni5A1lo块体非晶合金作为研究对象，Zr55Cu30Ni5A1lo块体非晶合金具有高玻璃形成能力和高热稳定性，其临界冷却速率可以达到10K／s。同时Zr55Cu30Ni5A1lo块体非晶合金具有优异的力学性能，其断裂强度接近2GPa，弹性极限接近2％，作为工程材料和结构材料具有广阔的应用前景。本文研究了工艺参数对块体非晶合金在连续制

5、备过程中的形成，结构及性能的影响。研究表明通过控制凝固条件可以获得具有不同结构的Zr55Cu30Ni5A1lo合金样品。在其它工艺参数相同的条件下，Zr55Cu30Ni5A1lo合金样品的组织结构随着拉坯速率的变化而变化，在拉坯速率为2mm／s时制备的Zr55Cu30Ni5A1lo合金样品基本由非晶相结构组成，且样品表面呈现出非晶合金特有的明亮光泽；在拉坯速率低于2mm／s时，合金样品的非晶相比例随着拉坯速率的降低而减小，形成由非晶基体和不均匀的结晶相组成的Zr55Cu30Ni5A1lo合金样品；在拉坯速率高于2mm／s时，合金铸锭在结晶器内难以冷却至玻璃转变温度k以下，制备的Zr55Cu3

6、0Ni5A1lo合金样品完全晶化，形成晶态结构的合金棒材。块体非晶合金水平连续制备技术研究本文分析了浇注温度对着合金铸锭显微结构的影响。研究发现在Zr55Cu30Ni5A1lo合金的连续制备工艺中适当提高浇注温度可以提高合金熔液的稳定性，促进合金的玻璃转变过程，增强合金获得非晶相结构的能力。经过对块体非晶合金水平连续制备工艺参数的优化，制定了与复合式石墨／水冷铜模铸型相匹配的制备工艺方案。制备工艺方案如下：浇注温度为1253K，保温时间30min，拉坯速率为2mm／s，拉停循环时间为拉5s．停2s，冷却水流速为7L／min。并制备出了直径为10mm，长度为300mm的基本由非晶相结构组成的Z

7、r55Cu30Ni5A1lo合金棒材，合金表面呈现出非晶合金特有的明亮光泽。结果证明复合式石墨／水冷铜模铸型配合适当的连续制备工艺方案可以获得良好的冷却效果，满足Zr55Cu30Ni5A1lo块体非晶合金水平连续制备的技术要求。本文应用差示扫描热量分析技术(DSC)和差热分析技术(DTA)评价了制备的Zr55Cu30Ni5A1lo块体非晶合金样品的热力学参数，其过冷液相区宽度(ATx)达到85K，约化玻璃转变