Zr基块体非晶合金剪切带的自修复及其对合金热学性能的影响

来源 :烟台大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lqh2012
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由于特殊的原子空间排列,非晶合金具有许多优于金属晶体材料的物理、化学性能,使其在体育用品、航空航天、生物应用等很多方面具有极大的应用前景。但是,在室温条件下,非晶合金通过剪切带来获得有限的塑性,这使得其在实际生产应用过程中受到限制。通过非晶合金剪切带的自修复可以延缓剪切带扩展,因此,研究非晶合金剪切带的自修复行为具有重要的理论和实际应用意义。本文以Zr65Cu15Ni12.5Al7.5块体非晶合金作为研究对象,通过在其过冷液相区间进行热处理研究了剪切带的自修复情况;并采用热分析法进一步研究了剪切带自修复对非晶合金热学性能的影响。实验使用的样品为:铸态试样(制备好的试样未做任何处理)、修复前试样(铸态试样产生了2%的压缩塑性变形)、修复试样(对修复前试样进行了自修复)。研究了在不同的热处理条件下试样表面剪切带的自修复情况。结果表明:在633K、643 K和653 K三个不同处理温度下分别修复10 min、20 min和30 min后,试样表面的剪切带都得到了不同程度的修复。在修复温度相同时,随着修复时间的延长,剪切带修复程度越明显;在修复时间相同的情况下,随着修复温度的升高,剪切带修复的程度也越好。XRD测试表明633 K和643 K修复10 min后的试样仍为完全的非晶结构,而其他修复条件下的试样均出现了晶化。采用DSC研究了剪切带修复前后试样热学性能的变化。DSC测试结果表明:在连续升温过程中,650 K下修复10 min后试样的Tg变化不明显,Tx、Tp和ΔTx明显低于修复前试样的。通过Kissinger方法计算得到的铸态试样、修复前试样和修复试样的玻璃转变激活能分别为252 kJ/mol、263 kJ/mol和270 kJ/mol,晶化激活能分别为238 kJ/mol、255 kJ/mol和296 kJ/mol。在等温晶化过程中,修复后试样的孕育时间明显缩短。通过Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方法计算得到的铸态试样、修复前试样和修复试样的Avrami指数n值的范围分别是1.6981.991、2.2732.446和2.152.30,表明其等温晶化方式都是晶核生长受扩散控制的初晶型或共晶型晶化,并且形核和长大速率随时间减小;三种试样的有效晶化激活能分别为448 kJ/mol、457 kJ/mol和333 kJ/mol。
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