鎂基塊體非晶合金的制備與玻璃形成能力研究.pdf

1、鎂基金屬玻璃具有高的比強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性能，作為一類輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，具有廣闊的應(yīng)用潛力。研究開發(fā)具有強(qiáng)玻璃形成能力的新型鎂基金屬玻璃，特別是在常規(guī)（非真空）條件下采用工業(yè)純度原材料獲得金屬玻璃，具有十分重要的意義。 而在影響合金玻璃形成能力的因素當(dāng)中，制備方法和合金成分最為關(guān)鍵，本論文從這兩點(diǎn)出發(fā)，利用常規(guī)（非真空）制備條件和工業(yè)純度原材料對(duì)鎂基塊體非晶合金的制備以及合金的玻璃形成能力進(jìn)行了研究。 考慮到玻璃熔體在熔融狀態(tài)

2、下粘度大、流動(dòng)性差、充型困難，本文設(shè)計(jì)了銅模振動(dòng)鑄造法、中頻真空感應(yīng)爐熔煉制備母合金——熔化澆注成型法、粉體壓力制坯——熔化澆注成型法、負(fù)壓銅模吸鑄法等多種制備方法。 通過(guò)多種成分合金對(duì)各種實(shí)驗(yàn)方法的比較和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成功開發(fā)出負(fù)壓銅模吸鑄制備方法，該方法在高純氬氣保護(hù)下熔煉合金，銅模在空氣氣氛中利用負(fù)壓吸鑄成型，具有操作方便、工藝簡(jiǎn)單、易于控制的特點(diǎn)。配合該制備方法，選用Mg65Cu25Y10成分合金進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，確定了所開發(fā)的新

3、成分合金Mg65Cu25Y10-xNdx（x=0,2,4,6,8,10）較為合適的工藝參數(shù)： 在爐溫600℃左右將合金放入爐內(nèi)加熱，達(dá)到750℃后保溫25 分鐘，隨后升溫至800℃攪拌并隨即負(fù)壓吸鑄，吸鑄溫度約750℃。制備工藝參數(shù)隨合金成分變化可在小范圍內(nèi)調(diào)整。 采用工業(yè)純度的原材料和負(fù)壓銅模吸鑄法制備獲得了直徑為3mm的Mg65Cu25Y10-xNdx圓棒試樣，分析表明x=0,4,6 成分合金為非晶態(tài)，而x=2,8,10

4、 成分合金除含部分非晶外呈較典型的晶體特征。 利用光學(xué)顯微鏡(OM)、差示掃描量熱分析儀(DSC)、掃描電鏡(SEM)、能譜(EDX)和X射線衍射儀(XRD)對(duì)試樣進(jìn)行了觀察和分析，并首次研究了Nd對(duì)Mg-Cu-Y-Nd合金玻璃形成能力的影響。SEM和XRD分析發(fā)現(xiàn)x=0 成分合金試樣中較為均勻的分布著尺寸大小約2 m μ體積百分含量高達(dá)0.15％的(Cu,Y)非晶氧化物，x=4 成分合金中有0.18％,但如此高含量的（Cu,Y）

5、非晶氧化物，并未顯著影響合金的玻璃形成能力；與x=0 相比，適量Nd替換Y明顯提高了合金的玻璃形成能力，當(dāng)x=4 時(shí)合金具有最大的玻璃形成能力，其約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度為0.592，過(guò)冷液相區(qū)寬度高達(dá)66K,DSC分析為單一熔化峰，且固液兩相區(qū)(rg Tx T ? ) l m T T ? 寬度僅為16K,表明該成分處于合金系統(tǒng)一個(gè)共晶成分點(diǎn)或位于其附近的位置；而x=6 合金玻璃形成能力相比x=0 時(shí)略有提高。初步估算成分為x=4,6 的合金玻