金属玻璃基复合材料的制备及断裂韧性测试.pdf

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1、助材料2012年第10期(43)~v-金属玻璃基复合材料的制备及断裂韧性测试李春燕，寇生中，赵燕春，刘广桥。，丁雨田(1．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州730050；2．兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，甘肃兰州730050)摘要：采用铜模吸铸法制备了(ZrAl。l】Ni。os度>99．4的Zr按名义成份(ZrAl。．Ni。．。Cu。)1。Ti(z一0、2、4、6、8)板状哑铃型金属玻璃．。。Cu0l3。)。。一Ti(z一0、2、4、6、8)配制合金，在自制的磁基复合材料试样。

2、用x射线衍射(XRD)、岛津AG一悬浮炉(水冷铜坩埚)中熔炼母合金，母合金需翻炼多10TA万能材料力学试验机和JSM一6700F场发射扫描遍，以保证合金成份的均匀，继而用自制的真空压差系电子显微镜(SEM)对试样的组织结构以及断裂韧性进统将金属熔体注入铜模中，从而制得所需样品。为防行了测试。结果表明，当-z一0、2、4时，试样为非晶一晶止污染，合金原料在配料称重过程中需进行严格的清体复合材料，当z一6、8时，试样为晶体材料。表明通洗，熔炼及吸铸过程均采用氩气保护。过调整Ti的含量可以制备出金属玻璃基复合材料。利用金刚石切片机

3、将样品切割成长为10ram的试采用三点弯曲法测定了复合材料的断裂韧性，当z一样，采用D8Advance型x射线衍射仪(XRD)(Cuka)0、2、4时，试样的断裂韧性KIc值分别为10．529、对样品结构进行检测。将哑铃型试样用线切割机切成5．142和3．446MPa·ml，。5ram×6ram×40ram的长条，用岛津AG-10TA万能关键词：金属玻璃；复合材料；制备；微观组织；断裂材料力学试验机进行三点弯曲断裂韧性的测试，加载韧性速率为0．5mm／min。每个成分分别取3个试样进行中图分类号：TG14；TG2文献标识码：

4、A测试，结果取平均值。用JSM一6700F场发射扫描电子文章编号：1001-9731(2012)1O一1344-04显微镜(SEM)对试样的组织和断口形貌进行观察。1引言3结果与讨论非晶态合金也称块体金属玻璃(bulkmetallic3．1组织结构分析glass，简称BMG)，作为一种新型材料，已成为当前最采用磁悬浮熔炼和铜模吸铸工艺制备了厚度为活跃的金属材料研究领域之一_】]。自发现非晶合金至5mm、长度为55mm的(Zro．55A1o_1Nio．o5Cuo)1o0Ti今，已经开发出具有高强度、高硬度、优良耐腐蚀性和(z一

5、0、2、4、6、8)板状哑铃型金属玻璃基复合材料合金良好非晶合金形成能力的zr基块体非晶合金_2]。然试样。图1所示为试样的宏观照片，可以看出试样表而单相非晶合金在室温下变形极不均匀，呈现宏观脆面平滑且具有典型的金属光泽。性断裂，这是由于其在变形过程中形成了高度局域化的剪切带所造成的，当进一步变形时这些剪切带软化，最终在软化的剪切带上发生断裂，这严重制约了非晶合金作为结构材料在工程领域的应用。因此，一些研究者¨6]通过成分调节和控制冷却速度使得合金熔体在冷却时先析出塑性晶体相，在后继冷却过程中剩余熔体形成非晶基体这类方法制得

6、了内生晶体非晶复合材料。这类复合材料在压缩性能方面的报道较多，但是在组织和断裂韧性方面的报道较少。通过调整Ti元素的含量，用铜模吸铸法制备了图1哑铃型试样形貌(ZrD_55Alo1Ni。_o5Cu。_¨0)1Ti(z一0、2、4、6、8)板状Fig1Morphologydumbbell—shapedsamples哑铃型内生晶体非晶复合材料试样，本文也称为金属图2为(Zro．55Al0．1Ni。_05Cu0l3o)1D0一Ti(z一0、2、玻璃基复合材料，研究了复合材料的结构特点以及断4、6、8)样品的XRD图谱。由XRD图谱

7、可以看出，对裂韧性。于z一0，在衍射角为20=30～5O。范围内存在宽化的2实验与结晶相相对应的衍射峰，标定为Cu。Zr和Nizr58，选用纯度>99．8的Cu、Ni、A1、Ti金属块和纯衍射峰宽化表明非晶相的存在。当z一2时，试样的衍*基金项目：国家自然科学基金资助项目(50961008，51061O08)；国家重点基础研究发展计划(973计划)前期研究专项资助项目(2011CB612203)收到初稿日期：2011—12一O5收到修改稿El期：2012—02—20通讯作者：寇生中作者简介：李春燕(1979一)，女，甘肃兰州

8、人，讲师，在读博士，师承寇生中教授，从事非晶态合金及复合材料的研究。李春燕等：金属玻璃基复合材料的制备及断裂韧性测试1347(ZroA10NioCuo．55．1．05．30)98Ti2和(Zro．55A1o．1Nio．05Cuo．3o)96参考文献：Ti复合材料试样断裂韧性值K也较低。E1