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铜基块体非晶合金超塑变形过程中结构稳定性的研究

作　者: 田延豹
导　师: 林建国
学　校: 湘潭大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 铜基块体非晶合金超塑变形纳米晶化超弹性
分类号: TG139.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

铜基块体非晶合金具有较大的玻璃形成能力、极高的强度和相对低的成本,在工程上具有很大的应用潜力,研究块体非晶合金在超塑变形过程中的结构演变及其对其室温性能的影响,对非晶合金在超塑成形过程中的组织控制具有重要意义。本文采用水冷铜模吸铸法制备了直径分别为2 mm和3 mm的(Cu₅0Zr₅₀)₉₂Al₈圆柱状块体非晶合金。对该块体非晶合金的高温压缩性能进行了测试,分析和探讨了块体非晶合金在过冷液相区的塑性变形机理以及在不同塑性变形机制下塑性变形对块体非晶合金晶化行为的影响。同时,对超塑变形后试样进行了真空热处理实验,研究了超塑变形对块体非晶合金等温晶化过程及其对其室温力学性能的影响。其主要结论如下:（1） (Cu₅0Zr₅₀)₉₂Al₈块体非晶合金的塑性变形行为对环境温度和应变速率极为敏感。温度为750K,应变速率小于2.5×10^-3 s^-1时,其应变速率敏感因子m=0.9,该合金表现为牛顿型流变;随着应变速率的增大,其变形模式逐渐转变为非牛顿型流变。基于不同条件下的真实应力-应变曲线,建立了(Cu₅0Zr₅₀)₉₂Al₈块体非晶合金变形机理与温度和应变速率的实验关系图。（2）非牛顿流变对(Cu₅0Zr₅₀)₉₂Al₈块体非晶合金的晶化行为、热稳定性及其力学性能具有很重要的影响。在相对较低的温度下（740 K）,非牛顿塑性变形促进了非晶基体中纳米晶颗粒的析出,并使得该块体非晶合金的室温断裂强度明显降低;而在相对较高的温度下（750 K）,随着塑性应变量的增加,塑性变形使得该非晶合金的热稳定性降低,并导致其部分晶化,其晶化程度与塑性应变量具有直接的关系。晶化相的析出使得变形后试样显微硬度大幅提高,而牛顿型流变对该试样晶化行为的影响不是很明显。（3）对经过非牛顿变形后(T=730 K,ε& =5×10^-3s^-1)的试样进行真空退火处理后,该试样在室温下表现出超弹性,在非晶基体上析出了体心立方结构的CuZr相和马氏体CuZr相。当预塑性应变量为8%时其总可回复应变为5%左右。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 块体非晶合金及其发展历史  9-10
  1.2 块体非晶合金的性能及应用  10-12
  1.3 块体非晶合金的制备方法  12-14
  1.4 块体非晶合金的高温超塑变形行为  14-17
    1.4.1 超塑变形机理  14-15
    1.4.2 块体非晶合金高温超塑变形  15-16
    1.4.3 超塑变形过程中块体非晶合金的晶化行为  16-17
  1.5 本文的研究内容和意义  17-18
第2章 (Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8块体非晶合金高温超塑变形行为  18-27
  2.1 引言  18
  2.2 实验方法  18-20
  2.3 实验结果与讨论  20-26
    2.3.1 (Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8块体非晶合金的结构表征  20
    2.3.2 (Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8块体非晶合金热物性表征  20-21
    2.3.3 温度对(Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8 块体非晶合金塑性变形行为的影响  21
    2.3.4 应变速率对(Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8块体非晶合金塑性变形行为的影响  21-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 (Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8块体非晶合金高温超塑变形过程中的晶化行为  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 实验方法  27-28
  3.3 实验结果与讨论  28-35
    3.3.1 非牛顿塑性流变过程中塑性应变量对块体非晶合金组织结构变化的影响  28-29
    3.3.2 塑性应变量对该块体非晶合金热稳定性的影响  29-32
    3.3.3 塑性应变量对变形后块体非晶合金显微硬度的影响  32-33
    3.3.4 塑性变形过程中应变速率对块体非晶合金室温力学性能的影响  33-35
  3.4 本章小结  35-37
第4章塑性变形对(Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8 块体非晶合金组织演变及其等温晶化行为的影响  37-43
  4.1 引言  37
  4.2 实验方法  37-38
  4.3 实验结果与讨论  38-42
    4.3.1 (Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8块体非晶合金牛顿型流变过程中的晶化行为  38-39
    4.3.2 (Cu_(50)Zr_(50))_(92)Al_8块体非晶合金非牛顿型流变过程中的晶化行为  39-42
  4.4 本章小结  42-43
第5章结论与展望  43-45
  5.1 结论  43-44
  5.2 展望  44-45
参考文献  45-50
致谢  50-51
附录：硕士期间发表的论文  51

铜基块体非晶合金超塑变形过程中结构稳定性的研究

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