低T_g镁基块体非晶合金的制备及晶化研究

低T_g镁基块体非晶合金的制备及晶化研究

论文摘要

镁基非晶合金的玻璃形成能力强,在Mg-Ln-TM系的合金中,Mg65Cu25Y10合金具有最大的△Tx(=Tx-Tg,Tx为晶化转变温度,Tg为玻璃转变温度)和最高的玻璃形成能力(GFA)。本文在Mg65Cu25Y10合金的基础上使用Sn元素部分代替Cu元素,Nd元素部分或全部代替Y元素,利用铜模浇铸法和高真空单辊旋淬法制备了Mg-Cu-M-Y(M为添加其它元素)块体非晶合金和Mg-Cu-Nd-Y非晶条带。对Mg基块体非晶合金的玻璃形成能力、晶化和熔化行为进行了分析,研究了非晶合金的硬度;对Mg-Cu-Nd-Y非晶条带的拉伸塑性进行了测试;对Mg65Cu25Nd4Y6块体非晶合金进行等温晶化处理,并研究了不同晶化工艺对合金的显微组织及性能的影响。实验结果表明,Sn的加入对Mg-Cu-M-Y(M为添加其他合金元素)非晶的玻璃形成能力影响不大。但随着Sn含量的进一步加入,非晶合金硬度明显降低。Nd的加入对Mg-Cu-M-Y(M为添加其他合金元素)非晶的玻璃形成能力影响很大。当Nd含量达到5%时,能形成最大尺寸为4.5mm的完全非晶试样,但其显微硬度值变化不大。此外,Mg-Cu-Nd-Y非晶合金在深过冷液体区间具有塑性流变行为,其中Mg65Cu25Nd7Y3非晶条带的延伸率可达到350%。对Mg65Cu25Nd4Y6块体非晶合金进行不同的等温晶化处理后发现,随着退火温度的升高和退火处理时间的延长,在原本单一的非晶峰上出现了晶体相对应的尖锐晶体峰;位于顶端和底部的非晶合金试样,由于炉中温度的差异,晶化峰强度也有所不同。通过对Mg65Cu25Nd4Y6块体非晶合金不同晶化工艺的SEM照片和X射线衍射谱的分析,非晶合金的基体上出现了一些晶化组织,这些晶体相为Mg相、Mg2Cu相和一些未知相。Mg65Cu25Nd4Y6块体非晶合金晶化后的显微硬度比晶化前有显著提高,且对于同一种工艺,底部试样的硬度值均高于顶端。在463K等温处理0.5h后,合金的脆性最大。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 块体非晶合金
  • 1.1.1 块体非晶合金的发展历史
  • 1.1.2 块体非晶合金的性能
  • 1.1.3 块体非晶合金获得大的玻璃形成能力(GFA)的几个重要参数
  • 1.1.4 块体非晶合金的形成机制
  • 1.1.5 非晶合金晶化研究进展
  • 1.2 镁基块体非晶合金
  • 1.2.1 镁基块体非晶合金的制备方法
  • 1.2.2 镁基块体非晶合金的特性
  • 1.2.3 镁基块体非晶合金的研究进展
  • 1.2.4 生产和应用展望
  • 1.3 本课题研究的目的与主要内容
  • 1.3.1 镁基四元块体非晶合金的制备及研究
  • 1.3.2 镁基四元非晶合金的晶化行为研究
  • 第二章 材料制备与实验方法
  • 2.1 实验材料与设备
  • 2.1.1 实验原材料
  • 2.1.2 实验设备
  • 2.2 实验流程
  • 2.2.1 实验步骤
  • 2.2.2 中间合金的制备
  • 2.2.3 块体非晶合金的制备
  • 2.2.4 非晶条带的制备
  • 2.2.5 晶化实验
  • 第三章 Mg-Cu-Sn-Y块体非晶合金
  • 3.1 Mg-Cu-Sn-Y四元合金的成分确定
  • 3.2 实验结果
  • 3.3 分析与讨论
  • 3.3.1 Mg-Cu-Sn-Y块体非晶合金的XRD分析
  • 3.3.2 Mg-Cu-Sn-Y块体非晶合金的DSC分析
  • 3.4 Mg-Cu-Sn-Y块体非晶合金的玻璃形成能力分析
  • x分析'>3.4.1 非晶合金过冷液相区ATx分析
  • rg分析'>3.4.2 非晶合金约化玻璃转变温度Trg分析
  • 3.4.3 非晶合金玻璃形成能力及临界冷却速率分析
  • 3.4.4 非晶合金参数γ分析
  • 3.5 硬度
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 Mg-Cu-Nd-Y块体非晶合金
  • 4.1 Mg-Cu-Nd-Y四元合金的成分确定
  • 4.1.1 原子半径对非晶形成能力的影响
  • 4.1.2 原子的相互作用对非晶形成能力的影响
  • 4.2 实验结果
  • 4.3 分析与讨论
  • 4.3.1 Mg-Cu-Nd-Y块体非晶合金的XRD分析
  • 4.3.2 Mg-Cu-Nd-Y块体非晶合金的DSC分析
  • 4.3.3 Mg-Cu-Nd-Y块体非晶合金的玻璃形成能力分析
  • 4.3.4 硬度
  • 4.4 Mg-Cu-Nd-Y非晶条带拉伸性能研究
  • 4.4.1 非晶条带的XRD分析
  • 4.4.2 非晶条带的拉伸性能研究
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 四元Mg基块体非晶合金晶化处理研究
  • 5.1 实验工艺
  • 5.2 实验结果与分析
  • 5.2.1 X射线衍射(XRD)分析
  • 5.2.2 扫描电镜(SEM)分析
  • 5.2.3 非晶晶化分析
  • 5.3 显微硬度测试
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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