等溫退火及微合金化對(duì)ZrTiNbCuNiBe合金組織與性能的影響研究.pdf

1、缺乏室溫塑性極大地限制了塊體非晶合金的應(yīng)用，通過(guò)復(fù)合化得到非晶基內(nèi)生枝晶復(fù)合材料能夠有效提高塑性，研究其結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性具有重要的理論與實(shí)踐意義。本文采用XRD、SEM、TEM、DSC、納米壓痕和室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮等多種方法研究等溫退火及Ta微合金化對(duì)Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5(LM2)非晶復(fù)合材料組織與性能的影響。
　　 在503K對(duì)LM2合金進(jìn)行等溫退火處理后，材料仍主要由非晶基體和樹(shù)枝

2、晶兩相組成，但少量樹(shù)枝晶從bcc結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閔cp結(jié)構(gòu)，非晶基體中也析出了少量的金屬間化合物。熱處理未影響LM2合金的晶化過(guò)程，但是材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度隨著退火時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，過(guò)冷液相區(qū)寬度減小，合金熱穩(wěn)定性逐漸下降。
　　 在納米壓痕條件下測(cè)定出鑄態(tài)LM2合金中非晶基體和樹(shù)枝晶的平均硬度分別為5.38±0.4GPa、3.47±0.3GPa，平均彈性模量分別為87.4±6GPa，61.4±6GPa。退火后都有不同程度的提高，兩相的

3、平均硬度分別為5.53±0.5GPa、4.09±0.2GPa，平均彈性模量分別為92.8±8GPa、75.9±8GPa。在室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮條件下，鑄態(tài)LM2合金塑性應(yīng)變?yōu)?3.1％，屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度分別為1403MPa和1604MPa，等溫退火后塑性逐漸降低但是強(qiáng)度都有不同程度的提高。32小時(shí)退火后塑性應(yīng)變降低至2.2％，屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度分別為1706MPa和1774MPa。
　　 根據(jù)結(jié)構(gòu)弛豫熱焓計(jì)算非晶基體自由體積的變化，

4、結(jié)果表明自由體積隨退火時(shí)間增加呈指數(shù)關(guān)系減小，符合KWW規(guī)律，32小時(shí)退火后自由體積約為鑄態(tài)的10％。通過(guò)有限元模擬鑄態(tài)LM2合金中的熱殘余應(yīng)力，結(jié)果表明非晶基體中的殘余拉應(yīng)力可達(dá)237MPa，樹(shù)枝晶中的殘余壓應(yīng)力可達(dá)-74MPa，兩相界面處存在一定的應(yīng)力梯度和應(yīng)力集中。隨著枝晶體積分?jǐn)?shù)增加，拉應(yīng)力逐漸增大而壓應(yīng)力逐漸減小。分析表明等溫退火后非晶基體自由體積的減少，樹(shù)枝晶韌性的下降是LM2非晶復(fù)合材料塑性降低的主要原因，熱殘余應(yīng)力的消除