不锈钢网增强锆基非晶复合材料的压铸制备及力学性能研究

全程真空压铸技术的快速发展为大块非晶合金的工业化应用提供了可能,受到了广泛关注。但是,非晶合金的室温脆性限制了压铸结构件在一些关键领域的应用。本论文利用压铸工艺高速充型及高压凝固的特性,通过在Vit1锆基非晶合金中引入304不锈钢网叠层焊接制造的骨架,成功制备出了不同体积分数晶态相增强的非晶复合材料,并系统研究了不锈钢网体积分数对力学性能的影响。研究结果表明,不锈钢网在非晶基体中均匀分布,与非晶合金存在冶金界面结合。力学性能测试显示,随着不锈钢编织网的引入,室温脆性的压铸Vit1块体金属玻璃的塑性得到了显著提升。随着不锈钢网目数增大(对应晶态相体积分数增大),非晶复合材料的塑性呈增大的趋势,但是,当目数超过200时,过细的孔洞会导致骨架局部区域无法填充,恶化性能。当晶态相的体积分数为53.7％时,断裂应变达到最大值,约为10％左右,其值高于传统不锈钢纤维增韧的Zr基非晶复合材料。韧化机制分析表明,压铸非晶合金出现脆-延性转变的根本原因是不锈钢网对剪切带扩展进行高效抑制,促进剪切带的增殖和萌生,减少宏观塑性变形的局域化。本研究为非晶复合材料的结构设计提供了新的思路,对于促进非晶合金的更广泛应用具有重要的工程价值。