發(fā)布時間：2023-04-07 05:12

　　雖然塊體非晶合金具有高強度、大彈性極限等優(yōu)異的力學性能,但室溫脆性和應變軟化仍是其結構工程應用的關鍵瓶頸。主要原因在于其長程無序的原子排列,難以產(chǎn)生晶體材料中類似“位錯”所帶來的加工硬化機制,塑性變形集中在非常小的局部區(qū)域內(即剪切帶),容易引起災難性的脆性斷裂。研究發(fā)現(xiàn),在非晶基體中引入晶體相能夠促進更多剪切帶形成和抑制剪切帶擴展,從而提高塑性變形能力。其中,引入可發(fā)生形變誘導相變的亞穩(wěn)第二相制備“相變誘導塑性”韌塑化塊體非晶復合材料,被認為是同時克服非晶合金的室溫脆性和應變軟化的有效手段之一。然而,“相變誘導塑性”韌塑化塊體非晶復合材料中的晶體第二相形貌特征不易調控的問題仍然十分突出,尤其是在Ti基和Zr基合金體系中,亞穩(wěn)晶體母相易聯(lián)結、分布不彌散,組織結構可重復性差。這些因素會大幅弱化晶體相的韌塑化效果,降低力學性能的一致性。針對上述問題,本論文嘗試通過微合金化調控內生析出與外加相變介質等手段來調控亞穩(wěn)第二相的形貌特征,并進一步揭示了此類塊體非晶復合材料的組織結構、馬氏體相變及其在不同載荷下力學性能、變形行為特征的關聯(lián)。論文的主要研究內容和結論包括以下幾個方面:(1)針對Ti-C...

【文章頁數(shù)】：184 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 緒論
    2.1 非晶合金概述
        2.1.1 塊體非晶合金的發(fā)展
        2.1.2 塊體非晶合金的力學性能及應用前景
        2.1.3 非晶合金的微觀變形機制
    2.2 塊體非晶復合材料概述
        2.2.1 外加第二相塊體非晶復合材料的制備及其準靜態(tài)力學行為
        2.2.2 內生第二相塊體非晶復合材料的制備及其準靜態(tài)力學行為
    2.3 “相變誘導塑性”韌塑化塊體非晶復合材料概述
        2.3.1 “相變誘導塑性”韌塑化CuZr基塊體非晶復合材料
        2.3.2 “相變誘導塑性”韌塑化Ti基塊體非晶復合材料
        2.3.3 其他體系“相變誘導塑性”韌塑化塊體非晶復合材料
        2.3.4 “相變誘導塑性”韌塑化塊體非晶復合材料的韌塑化機理
    2.4 塊體非晶復合材料的動態(tài)力學行為
    2.5 本文的研究背景、研究目的和主要研究內容
        2.5.1 研究背景
        2.5.2 研究目的
        2.5.3 主要研究內容
3 實驗材料與研究方法
    3.1 實驗材料
    3.2 樣品制備
        3.2.1 真空電弧熔煉母合金
        3.2.2 銅模吸鑄法制備內生第二相塊體非晶復合材料
        3.2.3 滲流鑄造法制備外加第二相塊體非晶復合材料
    3.3 組織分析及性能測試
        3.3.1 物相及微觀結構分析
        3.3.2 熱力學性能測試
        3.3.3 力學性能測試
        3.3.4 有限元模擬
4 Ta微合金化調控Ti₄₅Cu₄₁Ni₉Zr₅非晶合金的相形成與力學性能研究
    4.1 引言
    4.2 Ta微合金化調控Ti₄₅Cu₄₁Ni₉Zr₅非晶合金相形成及其作用機理
        4.2.1 Ta微合金化對相形成的影響
        4.2.2 Ta微合金化對相形成的影響機制探究
    4.3 Ta微合金化對Ti₄₅Cu₄₁Ni₉Zr₅非晶合金準靜態(tài)力學性能的影響
        4.3.1 準靜態(tài)壓縮性能
        4.3.2 準靜態(tài)拉伸性能
    4.4 分析與討論
        4.4.1 Ti_45-xCu₄₁Ni₉Zr₅Ta_x合金組織結構與力學性能的關聯(lián)
        4.4.2 Ti_45-xCu₄₁Ni₉Zr₅Ta_x合金力學性能拉壓不對稱性的成因
    4.5 本章小結
5 外加TiNi絲制備塊體非晶復合材料
    5.1 引言
    5.2 TiNi絲韌塑化Zr₄₇Ti₁₃Cu₁₁Ni₁₀Be₁₆Nb₃塊體非晶復合材料的制備
        5.2.1 滲流鑄造工藝對非晶復合材料界面的影響
        5.2.2 滲流鑄造工藝對非晶復合材料壓縮性能的影響
    5.3 TiNi絲韌塑化Zr₄₇Ti₁₃Cu₁₁Ni₁₀Be₁₆Nb₃塊體非晶復合材料的界面
        5.3.1 界面結構
        5.3.2 界面微區(qū)力學性能
    5.4 外加TiNi絲韌塑化其它合金體系塊體非晶復合材料的可行性
    5.5 本章小結
6 TiNi絲塊體非晶復合材料的準靜態(tài)力學行為研究
    6.1 引言
    6.2 TiNi絲韌塑化Zr₄₇Ti₁₃Cu₁₁Ni₁₀Be₁₆Nb₃塊體非晶復合材料的準靜態(tài)壓縮力學行為
        6.2.1 準靜態(tài)壓縮性能
        6.2.2 準靜態(tài)壓縮變形行為
        6.2.3 準靜態(tài)壓縮斷裂模式
        6.2.4 馬氏體相變在準靜態(tài)壓縮力學行為中的作用
        6.2.5 馬氏體相變的作用及其動力學模型
    6.3 TiNi絲韌塑化Zr₄₇Ti₁₃Cu₁₁Ni₁₀Be₁₆Nb₃塊體非晶復合材料的準靜態(tài)拉伸力學行為
        6.3.1 準靜態(tài)拉伸性能
        6.3.2 準靜態(tài)拉伸變形行為
        6.3.3 馬氏體相變在準靜態(tài)拉伸力學行為中的作用及機制
    6.4 拉壓力學性能不對稱性的成因
    6.5 準靜態(tài)力學性能的一致性
    6.6 外加TiNi絲韌塑化Ti基塊體非晶復合材料的力學性能
    6.7 本章小結
7 B2相韌塑化塊體非晶復合材料的動態(tài)力學行為研究
    7.1 引言
    7.2 Zr_46.25Cu₄₈Al₄Ag₁Sn_0.75塊體非晶復合材料動態(tài)力學測試樣品的制備
    7.3 Zr_46.25Cu₄₈Al₄Ag₁Sn_0.75塊體非晶復合材料的動態(tài)壓縮性能及變形機制
        7.3.1 動態(tài)壓縮性能
        7.3.2 動態(tài)壓縮變形機制
    7.4 Zr_46.25Cu₄₈Al₄Ag₁Sn_0.75塊體非晶復合材料動態(tài)力學行為的影響因素
        7.4.1 應變率的影響及其機制
        7.4.2 B2相體積分數(shù)的影響及其機制
    7.5 Zr_46.25Cu₄₈Al₄Ag₁Sn_0.75塊體非晶復合材料的動態(tài)變形模擬研究
    7.6 TiNi絲韌塑化Zr₄₇Ti₁₃Cu₁₁Ni₁₀Be₁₆Nb₃塊體非晶復合材料的動態(tài)力學性能
    7.7 本章小結
8 總結
    8.1 結論
    8.2 創(chuàng)新點
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3785157