塊體非晶合金的水平連續(xù)制備技術研究

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1、碩士學位論文塊體非晶合金的水平連續(xù)制備技術研究ResearchonHorizontalContinuousFabricationofBulkMetallicGlasses作者姓名：拯云樘學科、專業(yè)：撾整麥畫王猩學號：指導教師：21005070重韭副塾援完成日期：壟Q!墨：墮大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學學位論文獨創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中=已經注明引用內容和致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體已經發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學位或其他用途使用過的成果。與我一

2、同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承擔相關法律責任。學位論文題目：生去§率莖幽魚曼2￡車矗互至叁血亟堇立遺!盞作者簽名：聾b二絲與日期：塑!i年j∑月』L日大連理工大學碩士學位論文摘要塊體非晶合金，是指在固態(tài)下呈現(xiàn)短程有序且長程無序原子排列結構的金屬合金，是應用現(xiàn)代快速凝固冶金工藝制備的兼具一般晶態(tài)材料和玻璃態(tài)材料特性的新型合金材料。相比于常規(guī)金屬材料，塊體非晶態(tài)合金材料展現(xiàn)出了優(yōu)異的力學性能和良好的物理、化學、電化學性能，具有高的強度、硬度、超高的耐磨耐蝕性以及良好的加工性能等特點。這些優(yōu)異的性能使得塊體非晶態(tài)合金在功能材料領域和結

3、構材料領域中展現(xiàn)出著巨大的應用價值，引起了人們的廣泛關注。由于塊體非晶態(tài)合金的成型方法普遍存在成本過高，制備條件過于苛刻，制備效率較低，僅能實現(xiàn)小批量生產等特點，極大限制了塊體非晶合金材料的應用與發(fā)展。水平連續(xù)制備技術是鑄錠沿水平方向牽引連續(xù)成型的一種先進材料制備方法。與常規(guī)制備方法相比，連續(xù)制備技術具有制備過程連續(xù)化的典型特點，應用連續(xù)制備技術制取塊體非晶合金具有高效率低成本的優(yōu)點，這是傳統(tǒng)塊體非晶合金制備方法所不能比擬的。因此開發(fā)塊體非晶合金連續(xù)制備技術可以有效提高塊體非晶合金的制備效率，實現(xiàn)塊體非晶態(tài)合金的規(guī)模化工業(yè)生產，對塊體非晶態(tài)材料的發(fā)展及應用具有重要的科研價值和工程意義。本文致

4、力于塊體非晶合金的水平連續(xù)制備技術研究，研究塊體非晶合金的連續(xù)制備工藝方案。通過對連續(xù)制備過程中的工藝參數(shù)的有效調控，實現(xiàn)塊體非晶合金材料的連續(xù)成型。評價塊體非晶合金在連續(xù)成型過程中的形成機理及制備工藝參數(shù)對塊體非晶合金連續(xù)成型的影響。本文選用Zr55Cu30Ni5A1lo塊體非晶合金作為研究對象，Zr55Cu30Ni5A1lo塊體非晶合金具有高玻璃形成能力和高熱穩(wěn)定性，其臨界冷卻速率可以達到10K／s。同時Zr55Cu30Ni5A1lo塊體非晶合金具有優(yōu)異的力學性能，其斷裂強度接近2GPa，彈性極限接近2％，作為工程材料和結構材料具有廣闊的應用前景。本文研究了工藝參數(shù)對塊體非晶合金在連續(xù)制

5、備過程中的形成，結構及性能的影響。研究表明通過控制凝固條件可以獲得具有不同結構的Zr55Cu30Ni5A1lo合金樣品。在其它工藝參數(shù)相同的條件下，Zr55Cu30Ni5A1lo合金樣品的組織結構隨著拉坯速率的變化而變化，在拉坯速率為2mm／s時制備的Zr55Cu30Ni5A1lo合金樣品基本由非晶相結構組成，且樣品表面呈現(xiàn)出非晶合金特有的明亮光澤；在拉坯速率低于2mm／s時，合金樣品的非晶相比例隨著拉坯速率的降低而減小，形成由非晶基體和不均勻的結晶相組成的Zr55Cu30Ni5A1lo合金樣品；在拉坯速率高于2mm／s時，合金鑄錠在結晶器內難以冷卻至玻璃轉變溫度k以下，制備的Zr55Cu3

6、0Ni5A1lo合金樣品完全晶化，形成晶態(tài)結構的合金棒材。塊體非晶合金水平連續(xù)制備技術研究本文分析了澆注溫度對著合金鑄錠顯微結構的影響。研究發(fā)現(xiàn)在Zr55Cu30Ni5A1lo合金的連續(xù)制備工藝中適當提高澆注溫度可以提高合金熔液的穩(wěn)定性，促進合金的玻璃轉變過程，增強合金獲得非晶相結構的能力。經過對塊體非晶合金水平連續(xù)制備工藝參數(shù)的優(yōu)化，制定了與復合式石墨／水冷銅模鑄型相匹配的制備工藝方案。制備工藝方案如下：澆注溫度為1253K，保溫時間30min，拉坯速率為2mm／s，拉停循環(huán)時間為拉5s．停2s，冷卻水流速為7L／min。并制備出了直徑為10mm，長度為300mm的基本由非晶相結構組成的Z

7、r55Cu30Ni5A1lo合金棒材，合金表面呈現(xiàn)出非晶合金特有的明亮光澤。結果證明復合式石墨／水冷銅模鑄型配合適當?shù)倪B續(xù)制備工藝方案可以獲得良好的冷卻效果，滿足Zr55Cu30Ni5A1lo塊體非晶合金水平連續(xù)制備的技術要求。本文應用差示掃描熱量分析技術(DSC)和差熱分析技術(DTA)評價了制備的Zr55Cu30Ni5A1lo塊體非晶合金樣品的熱力學參數(shù)，其過冷液相區(qū)寬度(ATx)達到85K，約化玻璃轉變