中空锥形高压扭转对Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金热稳定性及力学性能的影响

摘要

本文选用 Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金作为研究对象，首次制备出中空锥形Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金，研究了中空锥形高压扭转变形对其热稳定性及力学性能的影响。
　　设计制作了具有中空锥形内部结构的铜模具，并使用电弧熔炼吸铸法成功制备出中空锥形Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金试样（底面大直径19.8 mm、高14.0 mm、壁厚1.2 mm）。对制备的非晶合金试样进行中空锥形高压扭转试验。
　　利用X射线衍射（XRD）、差示扫描量热（DSC）以及热膨胀试验研究了中空锥形高压扭转变形对Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金热力学性能的影响。发现该非晶合金试样经过中空锥形高压扭转变形后，仍为非晶态，没有产生晶化；玻璃转变温度Tg、晶化温度 Tx升高，过冷液相区间增大；热膨胀系数降低。由此可见，中空锥形高压扭转变形提高了该非晶合金的热稳定性。这种现象与中空锥形高压扭转变形使得该非晶合金内部产生大量自由体积有关。
　　利用硬度、弹性模量及耐磨性试验研究了中空锥形高压扭转变形前后Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金力学性能的变化。研究发现经过中空锥形高压扭转变形，该非晶合金硬度及弹性模量均降低，经分析认为这与中空锥形高压扭转变形后试样内部自由体积含量增加有关；摩擦磨损试验中，发现经过中空锥形高压扭转变形，在相同条件下的滑动干摩擦中，摩擦系数增大，磨损量减少，耐磨性提高。该非晶合金的磨损方式为磨粒磨损，经过中空锥形高压扭转变形，非晶合金内部产生交错剪切带，抑制了摩擦磨损过程中剪切带拓展形成裂纹的量。裂纹达到临界值时会导致材料以片状磨屑的形式剥落，中空锥形高压扭转变形降低了裂纹产生量，从而降低了磨损量，提高了耐磨性。

目录

声明

1 绪论

1.1 背景概述

1.2 非晶合金发展概况

1.3 非晶合金的玻璃形成能力

1.4 非晶合金的制备方法

1.5 非晶合金的性能及应用

1.6 非晶合金的室温变形

1.7 高压扭转

1.8 本文研究意义及主要内容

2 实验方法及设备

2.1 研究方法及技术路线

2.2 试验原材料

2.3 锆基块体非晶合金样品的制备

2.4 中空锥形高压扭转

2.5 X射线衍射分析

2.6 热分析技术

2.7 硬度测试

2.8 摩擦性能测试

3 中空锥形 Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金的制备及高压扭转变形

3.1 前言

3.2 铜模具的设计、制作

3.3 制备中空锥形Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金

3.4中空锥形高压扭转变形

3.5本章小结

4 中空锥形高压扭转对 Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金热稳定性的影响

4.1 前言

4.2中空锥形高压扭转变形前后Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金XRD分析

4.3 中空锥形高压扭转变形前后Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金DSC及热膨胀分析

4.4本章小结

5 中空锥形高压扭转对 Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金力学性能的影响

5.1 前言

5.2 中空锥形高压扭转变形前后Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金硬度及弹性

5.3 中空锥形高压扭转变形前后Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金磨损量及摩擦系数

5.4 中空锥形高压扭转变形前后锆基非晶合金磨损面形貌

5.5 中空锥形Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10非晶合金磨损机理

5.6 本章小结

6 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 创新点

6.3 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间成果