Co及Nb添加對Cu-Zr-Al非晶復合材料微觀組織及力學性能影響.pdf

1、本文以不同Co和Nb添加量的Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其復合材料為研究對象，通過電弧熔煉-銅模吸鑄法，制備了各成分的階梯試樣，并主要選取其中直徑3mm的樣品分析了不同Co和Nb添加量對 Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其復合材料微觀組織結構、晶化程度和壓縮變形行為及納米壓痕行為的影響。
　　通過光學顯微、X射線衍射和透射電子顯微分析了不同 Co和Nb添加量對Cu48-xZr48Al4Co/Nb

2、x非晶合金及其復合材料顯微組織結構的影響；研究發(fā)現，Co和Nb的添加都能提高合金的有序度，并在10nm左右的區(qū)域析出納米晶。
　　通過差示掃描量熱(DSC)分析，研究了Co和Nb添加對合金晶化程度的影響。研究表明，隨著 Co和Nb含量的提高，合金晶化體積分數升高。Co和Nb添加對合金的晶化激活能影響不大，進而確定了Co和Nb促進合金晶化的微觀機制是控制結晶相長大。但是 Co和Nb含量的提高會減小合金的過冷液相溫度區(qū)間，從而降低合金

3、的熱穩(wěn)定性，最終降低了合金的玻璃形成能力，促進合金中晶體相的形成。
　　通過對非晶合金及其復合材料室溫壓縮變形行為研究，發(fā)現非晶合金中原位析出的晶體相能夠提高合金的壓縮變形塑性，并且在具有較大塑性變形能力的合金掃描斷口側表面上發(fā)現了大量的交叉剪切帶，分析得到合金塑性提高的機制是晶體相誘發(fā)剪切帶由單一局域的擴展轉變?yōu)閰f(xié)同均勻的擴展，相應的應力-工程應變曲線上發(fā)現了對應于剪切帶形核與擴展的鋸齒流變現象；其中Co和Nb添加量分別為0.5

4、％和3.7%時合金的壓縮塑性最大，最大隨性變形量分別為11%和4%；合金在塑性變形過程中表現出應變硬化，表明合金具有較好的塑性變形穩(wěn)定性。
　　討論了直徑2mm的非晶合金及其復合材料壓縮變形行為，發(fā)現發(fā)現沒有Co和Nb添加的直徑2mm合金試樣相比直徑3mm合金試樣，表現出一定程度的壓縮塑性。Co和Nb添加對直徑2mm的合金壓縮塑性的影響類似于直徑3mm的試樣，即隨著添加量的增加，壓縮塑性先提高后降低。
　　通過對Co添加量0

5、.5%和Nb添加量3%非晶復合材料的非晶基體及其晶化相的納米壓痕分析，發(fā)現非晶基體在加載過程中發(fā)生了類似于壓縮塑性變形過程的鋸齒流變現象；另外，在實驗過程中發(fā)現在保壓階段合金發(fā)生了蠕變現象，即非線性的不穩(wěn)定蠕變和線性的穩(wěn)定蠕變；穩(wěn)態(tài)蠕變階段的應力指數隨著保壓載荷水平的提高而增大，說明高載荷水平下合金的穩(wěn)定性較低；根據測試結果，發(fā)現非晶相比晶體相有更高的硬度和彈性模量，且硬度和彈性模量大小受到加載條件的影響，高載荷水平下合金表現出更高的硬