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本文针对铝基非晶合金突出的性能特点及目前尚大块铝基非晶合金报道这一现状,首先采用机械合金化的方法,获得了具有较强非晶态形成能力和较高热稳定性的非晶粉末。在此基础上,通过粉末冶金途径对块体非晶材料的制备方法、结构及性能进行了研究。论文的主要内容如下:
根据著名的Inoue经验规律及相关研究成果,首先采用机械合金化对Al80Ni20-xTix(x=5,10,15)三元合金合金进行了研究。通过对过程控制剂、合金成分、机械合金化工艺等参数的优化,制备出了完全非晶组织的粉末,并对其组织演化规律、形成机制及其热稳定性进行了系统分析。结果表明,.Al80Ni10Ti10合金的玻璃态形成能力最强,这与Miracle拓扑密堆理论模型预测的非晶成分基本一致,其非晶形成机制为多层膜固相反应导致的非晶化。Al80Ni10Ti10非晶粉末其过冷液相区达到30K左右。
通过对Al80Ni10Ti10非晶粉末进行Al侧合金化,制备出较高晶化温度和较大过冷液相区宽度(50K)的Al75Ni10Ti10zr5非晶粉末。研究表明该合金具有很高的热稳定性,其化产物为Al与Al3Ni的混合组织,晶化过程主要受形核率逐渐减小的扩散过程控制。
在四元非晶合金中掺入高熔点的Ta元素,获得了迄今为止过冷液相区宽度最大(90K)的Al70Ni10Ti10Zr5Ta5非晶合金。该非晶合金具有很高的晶化温度和热稳定性,其晶化激活能高达304 kJ/mol,为后续非晶块体材料或非晶泡沫材料的制备奠定了重要的基础。
通过真空热压技术成功制备出了毫米级的铝基块体非晶合金。该非晶合金不仅具有较高的晶化激活能和热稳定性,而且具有很高的致密性和力学性能,显微硬度高达780-850HV。