Sn对Zr基非晶内生复合材料微观组织与性能影响研究

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与传统材料相比,块体金属玻璃(BMG)具有强度高、硬度大的优点,但特殊的原子结构同样也导致了其具有室温脆性这一严重缺陷,阻碍了 BMG在工程上的应用。因此,寻找提高BMG塑性的途径一直是非晶合金研究的热点问题。本文针对BMG发展中的问题,以微合金化和半固态保温热处理为主要手段开展以下研究:1)选择了一种Zr56.2Ti13.8Nb5.OCu6.9Ni5.6Be12.5(S1)体系非晶合金为研究对象,其微观组织是BMG基体与析出体心立方结构的β-Zr树枝晶的内生相复合的典型组织,强度高的同时具有良好的塑性。为实现组织均匀化这个目标,采用了微合金化(Sn元素掺杂)的手段,通过 Bridgeman 方法制备了(Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5)1-xSnx(x=0,0.01,0.02)非晶合金试样,表征其微观组织演变规律,并进行了室温压缩试验,发现元素Sn的添加形成了 Zr5Sn3,可以作为β-相的异质形核核心,以此实现组织均匀细化。力学性能也明显提高,抗压强度达到1830MPa,比S1提高了200MPa。2)针对内生相对BMG复合材料力学性能的影响这个问题,和微合金化在均匀组织析出的过程中过于细化这一现象,分析了树枝晶的球化机理,采用半固态保温顺序凝固的手段制备了(Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5)1-xSnx 球晶/BMG 复合材料,表征其显微组织的演变规律,进行室温压缩试验,探索了保温时间和Sn元素添加量的双重因素的影响。结果表明二者相互影响,当添加1at%.Sn的非晶合金复合材料保温30min时,得到的球晶尺寸最大,此时力学性能优异,塑性应变达到26%的同时,抗压强度仍有1530MPa。
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