Cu-Ti基塊體非晶合金玻璃形成能力、合金化效應及性能研究.pdf

1、本文采用熔煉一吸鑄法制備了Cu47Ti34Zr11Ni8 系列塊體非晶合金，采用多種實驗手段及相關理論著重研究了合金的玻璃形成能力、合金元素對玻璃形成能力與熱穩(wěn)定性的影響、力學性能、摩擦學性能等，主要內(nèi)容包括： 1．采用熔煉一吸鑄法制備了Cu47Ti34Zr11Ni8 塊體非晶合金樣品，研究了其玻璃形成能力、自由能表達式，采用熱膨脹法研究了合金的原子作用勢，發(fā)現(xiàn)該合金的費米面稍稍溢過偽布里淵區(qū)，滿足Hume-Rothery 規(guī)律

2、；在深過冷區(qū)間，Thompson-Spaepen公式與Lad2公式可以較好描述過冷液相與晶體相的自由能差；塊體非晶合金的結構弛豫溫度Tr與原子間作用勢u<,0>成正比，而玻璃轉變溫度Tg與U<,0>的關系與玻璃轉變的物理本質(zhì)有關； 2．制備了(Cu47Ti34Zr11Ni8)(100-x) Mx 合金樣品(M=Al，Be，Si，Nb，F(xiàn)e，Co；x=1，2,4)，研究了合金元素的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)采用熔煉—吸鑄法可以制備0.5mm厚

3、的板狀(Cu47Ti34Zr11Ni8)99M(M=Al，Be，Si，Nb，F(xiàn)e，Co)塊體非晶合金樣品，Si的加入使合金的△Tx、Trg、γ和K<,H>提高，玻璃形成能力增強；Al、Be、Co、Fe、Nb的加入使合金的△Tx、Trg、γ和K<,H>下降，玻璃形成能力下降；(Cu47Ti34Zr11Ni8)99M 塊體非晶合金的玻璃形成能力與非晶形成焓成反比，而晶化激活能與原子尺寸參量δ成正比； 3．測定了Cu47Ti34Zr1

4、1Ni8 系列塊體非晶合金的彎曲與壓縮性能，分析了斷口與微觀組織。Cu47Ti34Zr11Ni8 塊體非晶合金具有良好的力學性能，其彎曲強度與壓縮強度分別為2350MPa和1731MPa，斷口為典型的脈絡狀花樣，淬火態(tài)微米級晶體的出現(xiàn)使合金的強度下降；Si或Al加入合金后形成了非晶/納米晶結構，使力學性能提高，彎曲強度從2 350MPa分別提高至3 260 MPa和2 970MPa，壓縮強度從1 731MPa分別提高至1 894MPa和

5、1 862MPa；Nb 加入合金后在非晶基體中也形成了少量納米級晶體相，但這些納米晶體相聚集生長，使合金的壓縮強度下降為1608MPa； 4．測定了銅基與鋯基塊體非晶合金的摩擦學性能，采用閃溫解釋了非晶合金的磨損機制。在實驗條件下，塊體非晶合金—SUS304不銹鋼摩擦配副的磨損量大于非晶合金—Si<,3>N<,4> 陶瓷摩擦配副；載荷增大使穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)與磨損速率都增加；在干摩擦、生理鹽水、血漿潤滑、蒸餾水潤滑四種實驗條件下，銅基