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多道次预变形处理对Co_(68.15)Fe_(4.35)Si_(12.25)B_(15.25)微丝组织性能的影响

作　者: 王国强
导　师: 吴培莲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 熔体抽拉金属微丝室温拉拔力学性能晶化
分类号: TG356.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以熔体抽拉技术得到的Co68.15Fe4.35Si12.25B15.25金属微丝为研究对象,利用金刚石模具对其进行室温预变形处理,通过DMA、Istron 5848、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究冷拔变形处理对金属非晶丝的力学性能及冷拔对金属非晶丝宏观形貌、成分、微观结构的影响规律。结果表明,冷拔预变形能够显著提高金属非晶丝的抗拉强度。随着冷拔变形量的增加,抗拉强度出现先增加后减小的变化规律。冷拔变形后金属非晶丝的塑性较制备态有了明显的提高。塑性延伸率随变形量的增加也出现先增加后减小的趋势。抗拉强度和塑性延伸率均在截面直径收缩率为30%时达到最大。循环加载结果表明,加载对非晶丝起到形变强化的作用。纳米压痕实验的结果表明冷拔变形提高了金属非晶丝的硬度。冷拔预变形消除了金属非晶丝的豁口,使其表面缺陷减少;冷拔后非晶丝的圆度不断增加,宏观形貌均匀化,使其强度和断裂强度可靠性提高。冷拔后非晶丝表面出现预变形剪切带,不同方向的剪切带在变形过程中相互交错钉扎,可以提高非晶丝的强度和塑性。冷拔变形前后非晶丝直径方向的元素分布表明,冷拔变形提高了非晶丝的宏观化学成分均匀性。沿直径方向不同位置的硬度值表明,冷拔变形提高了非晶丝的微区力学性能均匀性。化学成分和微区力学性能均匀性的提高,使非晶丝内部出现应力集中的概率减小,强度增加。不同变形量非晶丝的DSC曲线有两个特征,弛豫峰随变形量的增加先增加后减小直至消失,晶化峰随变形量的增加逐渐减小。这说明变形初期非晶丝局部无序度增加,随着变形量的增加,非晶丝整体的有序度不断增加。TEM结果表明,制备态的非晶丝为完全非晶态,冷拔变形到一定程度时,非晶丝中出现了纳米晶,纳米晶的尺寸随变形量的增加而增加。自相关函数分析表明,随着变形量的增加,非晶丝局部原子发生有序化和晶化。金属非晶丝的应变速率敏感性指数m随冷拔变形量的增加而增加,它反映了加载速率对非晶丝硬度的影响程度。非晶丝的剪切转变区激活能随着冷拔变形量的增加不断降低,这反映了冷拔变形造成非晶丝内原子或原子团簇能够更加容易地进行重排,使非晶丝具有更高的塑性变形能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-22
  1.1 前言  9-10
  1.2 微米尺度金属丝材研究现状  10-12
  1.3 非晶态合金的力学行为  12-15
  1.4 非晶合金的变形机理  15-21
    1.4.1 不均匀变形机理  16-20
    1.4.2 形变过程中微观组织的改变  20-21
  1.5 本论文的研究目的及主要内容  21-22
第2章材料制备及实验方法  22-26
  2.1 实验材料制备  22-24
  2.2 结构测试与分析方法  24-25
    2.2.1 X 射线衍射与扫描电镜分析  24
    2.2.2 热分析  24-25
    2.2.3 透射电镜和高分辨电镜分析  25
  2.3 机械性能测试  25-26
    2.3.1 室温拉伸实验  25
    2.3.2 纳米压痕实验  25-26
第3章多道次预变形对金属非晶丝力学性能的影响  26-45
  3.1 冷拔变形前后非晶丝的拉伸变形行为  26-33
    3.1.1 冷拔变形前后非晶丝的抗拉强度  26-28
    3.1.2 冷拔前后金属非晶丝的抗拉强度可靠性  28-30
    3.1.3 金属非晶丝冷拔前后的塑性  30-32
    3.1.4 不同变形量非晶丝的循环加载  32-33
  3.2 金属非晶丝的拉伸断口分析  33-40
    3.2.1 金属非晶丝的断口形貌  33-37
    3.2.2 金属非晶丝断口的特征分析  37-40
  3.3 冷拔前后非晶丝的硬度  40-43
  3.4 本章小结  43-45
第4章多道次预变形对金属非晶丝力学性能影响的机理分析  45-70
  4.1 冷拔对金属非晶丝宏观形貌和成分的影响  45-50
    4.1.1 冷拔变形对非晶丝表面状态和圆度的影响  45-49
    4.1.2 冷拔对非晶丝宏观均匀性的影响  49-50
  4.2 冷拔变形产生的残余应力  50-53
  4.3 冷拔对金属非晶丝微观结构的影响  53-68
    4.3.1 冷拔前后金属非晶丝的热分析  53-55
    4.3.2 冷拔前后非晶丝的TEM 分析  55-61
    4.3.3 形变诱导纳米晶形成的机理  61-63
    4.3.4 不同变形量非晶丝的剪切转变激活能  63-68
  4.4 预变形对非晶丝力学性能影响的综合分析  68-69
  4.5 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-77
致谢  77

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