非晶態(tài)稀土鋁合金制備與性能研究.pdf

1、非晶鋁合金因為比強高,韌性好,且耐蝕性能優(yōu)異成為極具研究開發(fā)的新型非晶合金材料。本研究選擇以Al-RE-TM(RE表示稀土元素,TM表示過渡族金屬元素)體系合金為研究對象,采用單輥甩帶技術成功制備了連續(xù)薄帶狀Al88Ce8TM4(TM=Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)鋁基非晶態(tài)合金,采用 X射線衍射技術(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、差示掃描量熱分析(DSC)和顯微硬度儀等研究手段,分別深入研究

2、了添加不同過渡金屬 Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu等元素的非晶態(tài)稀土鋁合金的非晶形成能力(GFA)、熱力學性能、力學性能以及討論了非晶合金 XRD衍射峰的形成等問題。
　　利用XRD、SEM和TEM對Al-Ce-TM合金的晶體結構進行了表征,XRD衍射圖譜僅有很寬的彌散峰,未發(fā)現(xiàn)有尖銳的布拉格衍射峰;SEM、TEM照片均未發(fā)現(xiàn)有晶粒的出現(xiàn);再結合選區(qū)電子衍射(SAED)呈現(xiàn)暈環(huán)狀,確定制備的Al-Ce-TM鋁合金為完全均

3、一的非晶態(tài)結構。
　　利用 DSC分析了Al-Ce-TM非晶合金的熱力學行為,并對其非晶晶化活化能、熔體的理論粘度和脆性等熱力學相關參數(shù)做出計算。在合金熔體冷卻過程中,加入前過渡金屬(ETM=Ti,Cr,Mn)形成Al-Ce-ETM體系的合金非晶形成能力和熱穩(wěn)定性較差,而加入后過渡金屬(LTM=Ti,Cr,Mn)形成 Al-Ce-ETM體系的合金非晶形成能力和熱穩(wěn)定性有較顯著的提高。這些性能的差異可以用合金元素 TM相對Al原子的

4、電負性差解釋:對于 Al和 ETM的電負性大小接近, Al-ETM簇結合力弱,ETM對Al原子束縛小使得Al原子仍處于活潑狀態(tài),故擴散速度快而容易結晶,表現(xiàn)出合金的非晶形成能力小,熱穩(wěn)定性差;反之,添加LTM時,由于Al和LTM的原子電負性差大,形成的Al-LTM簇結合力強,急冷條件下,無法達到有效擴散而形成短程有序而長程無序的非晶態(tài)結構,其宏觀表現(xiàn)為非晶形成能力強,熱穩(wěn)定性好。
　　非晶試樣進行硬度測試結果表明,所有薄帶試樣硬度

5、的截面顯微硬度值均大于HV186,其中Al88Ce8Mn4的硬度最高為HV247.7。
　　對非晶鋁合金在空氣中老化處理后進行 XRD測試,結果表明,仍沒有出現(xiàn)明銳的晶化峰,說明制備的非晶合金的穩(wěn)定性良好。但老化處理后合金的XRD圖譜出現(xiàn)毛刺狀的弱峰。而毛刺狀峰的形成是由于非晶中存在Al-Al簇、Al-RE簇和 Al-TM簇生長出微晶所導致的。因此推斷,從 Al-RE-TM非晶試樣的XRD圖譜上看,隨衍射角度從小到大依次出現(xiàn) Al