鈦基非晶合金的制備及球磨工藝優(yōu)化.pdf

1、Ti基非晶合金具有高強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)異性能，目前普遍應(yīng)用在醫(yī)藥和航空航天等軍事行業(yè)當(dāng)中，但制備的非晶合金尺寸小、塑性差制約著其作為結(jié)構(gòu)材料的進(jìn)一步發(fā)展。非連續(xù)增強(qiáng)分布的Ti基復(fù)合材料既保留了基體良好的塑性，又在界面處提升了強(qiáng)度，近年來得到了迅速的發(fā)展。為此，本文探索Ti基非晶合金粉末的制備方法和工藝，將其作為增強(qiáng)相，具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。
　　利用單輥旋淬法和熔煉噴注法制備了Ti41.5Zrz5Hf5Cu4z5Ni7.5Si1

2、 Snx(x=0，1，3，5，7)非晶合金，利用XRD、DSC探討了非晶的玻璃形成能力(GFA)，采用掃描電子顯微鏡(SEM)和力學(xué)性能測試，對合金組織性能進(jìn)行分析。制備了Ti41.5Zr2.5Hf5Cu37.5Ni7.5 Si1 Sn5非晶合金粉末，探索并優(yōu)化了非晶合金粉末的熱處理工藝及球磨工藝。
　　對不同成分Ti基非晶合金DSC測試發(fā)現(xiàn)，Ti41.5Zr2.5Hf5Cu37.5Ni7.5Si1 Sn5出現(xiàn)了很寬的過冷液相區(qū)和

3、多個(gè)晶化放熱峰，GFA判據(jù)中，AT=64.19K，Trg=0.590，γ=0.405，δ=1.569，結(jié)合其XRD圖譜，證實(shí)其具備很好的玻璃形成能力。1.5mm該成分非晶棒材的室溫抗壓強(qiáng)度達(dá)到2303.93Mpa，顯微硬度為546.02Hv，模量為143.83Gpa，具有較高的力學(xué)性能。
　　對Ti41.5Zrz5Hf5Cu37.5Ni7.5Si1 Sn5非晶合金晶化過程分析發(fā)現(xiàn)，合金在485℃時(shí)開始第一階段的晶化，其XRD圖譜在

4、2θ為41°附近呈現(xiàn)了一個(gè)微弱的衍射峰，析出了TiCu相，其漫散射峰的強(qiáng)度下降、范圍變窄;在560℃時(shí)發(fā)生第二階段晶化，β(Cu，Sn)、Ni2SnZr及TiCu晶化相等逐漸析出;在685℃時(shí)晶化過程基本完成，新析出了Hf14Cu51相。
　　探討了淬火保溫溫度和保溫時(shí)長的差異對非晶內(nèi)部結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。分析XRD、DSC，測試脆性、硬度，隨著淬火溫度的升高和保溫時(shí)間的增長，合金硬度和脆性逐漸增大，在淬火溫度為422℃或保溫時(shí)

5、間為8min時(shí)，合金開始晶化，當(dāng)淬火溫度410℃，保溫時(shí)間5min時(shí)，合金滿足后續(xù)制備粉末的要求。
　　研究了球磨制粉過程中時(shí)間、轉(zhuǎn)速和球料比差異對球磨制粉工藝的影響。發(fā)現(xiàn)采用球料比20∶1，轉(zhuǎn)速175r/min，球磨時(shí)間50h的工藝制備的粒徑均值90μm左右、分布均勻的合金粉末，能夠滿足其作為增強(qiáng)相的要求。對非晶合金棒材、條帶及粉末進(jìn)行納米壓痕測試，合金粉末的硬度為14.03Gpa，相比于條帶和棒材的硬度，分別提高了3.2％和3