形状记忆晶相/铜基非晶复合材料的组织和微观力学行为研究

本文采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备Cu50Zr42Al8锥形试样,研究了合金不同直径处的组织和微观力学行为,分析了尺寸效应和裂纹自愈合行为。结果表明,复合材料组织中包括非晶基体相、金属间化合物AlCu2Zr相、奥氏体B2-ZrCu相和热致马氏体 B19’-ZrCu相。纳米压痕结果表明,单一非晶结构的试样心部硬而表面较软,呈现越小越软趋势,而较大尺寸的非晶复合材料由于析出相的存在,心部软而表面较硬。形状记忆晶相由TRIP效应对非晶基体增强增韧,而AlCu2Zr相析出使基体脆化。经150 oC 10mins退火后,微观压痕产生的裂纹表现出自愈合行为。加载时,形变诱导B2奥氏体向B19’马氏体相转变并伴随着体积的膨胀,而高于逆转变温度退火,B19’转变为B2相,体积收缩并驱动裂纹愈合。     

镍含量对(Zr_(0.83)Cu_(0.17))_(88-x)Al_(12)Ni_x非晶形成能力和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Zr0.83Cu0.17)88-x Al12Nix非晶合金,考察了镍含量对合金非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,在镍含量比较低时,合金并不是完全的非晶合金,有部分晶体析出;而当镍的质量分数为10%时,所得到的非晶合金断裂强度和塑性应变分别达到1 679 MPa和7.56%,此时过冷液相区的宽度ΔT=84.64K,该组分的合金具有较强的非晶形成能力。     

铒元素对锆基合金的非晶形成能力及力学性能的影响

以海绵锆为原料,采用水冷铜坩埚熔炼和铜模吸铸法制备了直径为3 mm、成分为(Zr_0.55Cu_0.3Al_0.1Ni_0.05)_100-xEr_x (x=0,0.5,1,2,3,4,5)的锆基块体合金,通过对比不同铒含量海绵锆基合金的组织结构与性能,研究了铒元素对其非晶形成能力、热稳定性和力学性能的影响。结果表明：以海绵锆为原料时,锆基合金的非晶形成能力和力学性能明显下降。x=0时,无法制备成锆基非晶合金;添加Er元素后,海绵锆基合金的非晶形成能力和力学性能显著提高,具有非晶态结构;x=2时,海绵锆基非晶合金的力学性能最优,抗压强度σ_bc为2142.5 MPa,室温下塑性应变ε_p为10.01%。与高纯锆制备的同直径(Zr_0.55Cu_0.3Al_0.1Ni_0.05)₉₈Er₂非晶合金相比,其抗压强度恢复97.63%,室温塑性恢复69.95%。添加铒元素有利于改善和提高海绵锆基合金的非晶形成能力和力学性能,为低成本制备锆基非晶合金提供一种新思路。