Zr-Ti-Ni-Be準(zhǔn)晶的制備及其性能研究.pdf

1、本文研究了Be元素的添加對(duì)單相穩(wěn)定準(zhǔn)晶Zr40Ti40Ni20合金的準(zhǔn)晶形成能力，熱力學(xué)穩(wěn)定性以及力學(xué)性能的影響，利用非自耗電弧爐熔煉與銅模吸鑄技術(shù)，成功制備出了(Zr40Ti40Ni20)100-xBex塊體準(zhǔn)晶合金。利用X射線衍射技術(shù)（XRD）分析了準(zhǔn)晶合金的結(jié)構(gòu)、利用差熱掃描量熱儀（DSC）測(cè)試了準(zhǔn)晶合金的熱力學(xué)特征參數(shù)及其熱穩(wěn)定性參數(shù)（準(zhǔn)晶相轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌嗟募せ钅埽?，同時(shí)結(jié)合退火實(shí)驗(yàn)研究了準(zhǔn)晶的相轉(zhuǎn)變特征，用透射電子顯微鏡（TE

2、M）觀察并確定了準(zhǔn)晶合金的微觀結(jié)構(gòu)。利用數(shù)顯顯微硬度計(jì)、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、掃描電子顯微鏡（SEM）等測(cè)試技術(shù)，研究了(Zr40Ti40Ni20)100-xBex塊體準(zhǔn)晶合金的顯微硬度、室溫壓縮性能和壓縮斷口微觀形貌特征。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，適量Be的添加使得原準(zhǔn)晶Zr40Ti40Ni20能夠在一個(gè)相當(dāng)寬的成分范圍內(nèi)(Zr40Ti40Ni20)100-xBex(0≤x≤16)獲得純準(zhǔn)晶相。而已報(bào)到的純準(zhǔn)晶一般只在很窄的組分范圍內(nèi)形成。

3、進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加16 at％的Be元素能夠使準(zhǔn)晶形成體系的臨界尺寸由3 mm增加到10 mm（該尺度是采用相同方法制備的最大準(zhǔn)晶尺度之一），這表明Be的添加顯著提高了體系的準(zhǔn)晶形成能力。XRD結(jié)果顯示準(zhǔn)晶衍射峰的晶面間距隨Be含量的增加呈現(xiàn)出單調(diào)遞減的趨勢(shì)，通過分析認(rèn)為Be原子在準(zhǔn)晶中部分替代了Ni原子的位置，從而使得體系的短程堆垛更加緊湊，從而導(dǎo)致晶面間距降低。通過熱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)Be的添加使準(zhǔn)晶體系的熱穩(wěn)定性降低，(Zr40Ti

4、40Ni20)88Be12和(Zr40Ti40Ni20)84Be16準(zhǔn)晶在693 K處發(fā)生固固相變，由準(zhǔn)晶相向更加穩(wěn)定的晶體相轉(zhuǎn)變。
　　塊體準(zhǔn)晶合金(Zr40Ti40Ni20)100-xBex隨著Be含量的增加，力學(xué)性能顯著提高，主要體現(xiàn)在維氏硬度和斷裂強(qiáng)度顯著提高，同時(shí)韌性也有一定的改善。其中維氏硬度可達(dá)628，與未添加前比提高了21%；其斷裂強(qiáng)度達(dá)到了1360 MPa，是原準(zhǔn)晶的2.5倍，顯示出了較好的力學(xué)性能。但是添加Be