论文部分内容阅读
非晶合金是现阶段最有前景的材料之一,具有优于晶态合金、陶瓷、高分子等多种材料的强度、硬度性能。然而,室温下脆性断裂缺陷使其无法体现应用价值。改善块状非晶合金的室温延展性是非常重要的问题。本课题选取了应用广泛的Zr基柱状非晶合金,Zr41.2Ti13.8Cu10Ni12.5Be22.5(vitl),通过激光喷丸与保温一段时间的退火处理两种技术手段处理块状非晶合金。将经过处理后的柱状非晶合金进行X射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD)检测柱状非晶合金的结晶程度,判断柱状非晶合金经过两种技术手段的处理后是否发生了结晶;差示扫描量热(Differential Scanning Calorimetry,DSC)确立Zr基柱状非晶合金的玻璃转化温度及晶化温度,确定合适的退火温度区间。通过单轴压缩实验,得到压缩应力应变曲线,比较柱状非晶合金的压缩塑性及压缩强度。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对Zr基柱状非晶合金的断裂表面形貌进行观察。显微硬度计测试其硬度值。首先研究了 vit1柱状非晶合金的塑性尺寸效应,选取了高径比分别为2:1与1:1的柱状非晶合金试样,Φ6×12 mm与Φ 6×6 mm。通过压缩实验证实了 vit1柱状非晶合金的塑性随着高径比的增加而逐渐消减。随后进行了激光喷丸处理,发现处理后vit1柱状非晶合金仍然保持了压缩塑性的尺寸效应,其压缩强度同样具有尺寸效应。另外,得到了激光喷丸对vit1柱状非晶合金压缩塑性及压缩强度的改善效果也具有尺寸依赖性,即柱状非晶合金的高径比越小,这种改善效果越明显。比较了不同退火温度下的vit1非晶合金的压缩塑性及压缩强度,探索退火处理对非晶合金的压缩性能是否具有尺寸效应。得出,根据退火温度的不同,退火处理对非晶合金的压缩性能有不同程度的改善效果。在同样的退火温度下,对于高径比大的非晶试样,这种改善效果并不是很明显。激光喷丸技术与不同退火温度、相同退火时间的退火处理两种技术手段处理Zr基柱状非晶合金,均可改善其塑性,将两种技术对vit1柱状非晶合金的压缩性能的影响进行对比,得出不同退火温度对柱状非晶合金的压缩塑性及压缩强度有不同的影响。在四组退火温度(483 K,553 K,583 K,623 K)中,随着退火温度的增加,vit1柱状非晶合金的塑性增量与强度增量逐渐增大。与退火处理相比,激光喷丸技术对vit1柱状非晶合金压缩塑性的改善效果更好。比较了激光喷丸与退火处理对非晶合金硬度改变的效果。发现,激光喷丸与退火处理都可以在不同程度上对非晶合金产生软化的效果,激光喷丸造成的软化区有限,但软化效果更明显。随着退火温度的增加,非晶合金的软化程度越来越大。在达到623 K退火温度时,非晶合金内部出现少量晶核,与非晶合金形成复合结构,造成弥散强化,起到硬化作用。研究了激光喷丸与退火处理共同作用下非晶合金的压缩性能及硬度的变化。发现激光喷丸后进行退火处理,对于压缩塑性与压缩强度来说,与铸态的非晶合金相比,改变量微小。对于非晶合金的硬度来说,激光喷丸与退火处理的共同作用比单一的技术处理造成的硬度改变更明显。