超聲誘導鎂基塊體非晶合金的晶化研究.pdf

1、鎂基非晶合金具有較高的比剛度和比強度。采用普通銅模澆鑄法制備Mg65Cu25Y10塊體非晶合金,利用X射線衍射儀(XRD)表征其非晶特性,差示掃描量熱儀(DSC)分析其玻璃轉變溫度(T8=146.2℃)和晶化溫度(Tx=200℃)。對塊體非晶合金分別于200℃作熱致晶化處理2min～20min,以及室溫(22℃)、120℃和160℃作超聲處理2min～10min,并運用XRD對經過不同處理的塊體非晶合金的相組成進行分析,運用掃描電子顯微

2、鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對微觀形貌進行觀察與分析。通過觀察塊體非晶合金維氏硬度的變化,分析了其力學性能的變化；運用DSC研究了不同處理條件對塊體非晶合金熱穩(wěn)定性的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn),Mg65Cu25Y10塊體非晶合金在超聲作用下能快速發(fā)生晶化,且隨超聲處理時間的延長晶化趨于完全。表明在Tg溫度附近,甚至室溫時,超聲對鎂基非晶合金具有誘導晶化作用。XRD圖譜顯示,在超聲處理初期,非晶合金內析出Mg2Cu、Mg24

3、Y5和Mg等晶體相。隨著超聲處理時間的延長,室溫和120℃下非晶合金內析出Mg2Y相,160℃下無新相析出；而熱致晶化時,隨著保溫時間的延長,基體內析出Mg2Cu、Mg24Y5、Mg、Cu2Y和少量未知相。由微觀形貌照片可知,在室溫下超聲處理,Mg6sCu25Y10塊體非晶合金內最初析出均勻細小顆粒,尺寸在幾百納米以內,EDS顯示為Mg2Cu相；隨著處理時間的延長,布滿細小顆粒的基體上析出“雪花狀”組織,尺寸約1μm,并逐漸增多。在12

4、0℃下超聲處理時,Mg65Cu25Y10塊體非晶合金內快速析出“雪花狀”組織,并隨處理時間的延長而增多,基體上同樣布滿細小均勻晶體相顆粒。該“雪花狀”組織同樣出現(xiàn)在熱致晶化處理Mg65Cu25Y10塊體非晶合金內,且隨保溫時間的延長而增多。由TEM照片可知,該“雪花狀”組織具有層片狀結構；通過對電子衍射花樣的標定獲悉層片狀組織主要組成相為Mg24Y5晶體相。然而,由160℃下超聲處理Mg65Cu25Y10塊體非晶合金微觀形貌照片可知,合

5、金由密集堆垛細小球狀顆粒組成,幾乎看不到原基體組織。且隨超聲處理時間的延長,顆粒尺寸由原來的幾百納米增大至近1μm。EDS顯示該球狀顆粒原子組成與鑄態(tài)合金相近。
　　 與完全非晶態(tài)Mg65Cu25Y10合金相比,部分晶化Mg65Cu25Y10塊體非晶合金的維氏硬度有所增大,熱穩(wěn)定性有所增強。由維氏硬度曲線可知,熱致晶化處理時,隨著保溫時間的延長,Mg65Cu25Y10塊體非晶合金的維氏硬度值呈拋物線型增大并逐漸趨于穩(wěn)定；不同溫度