【摘 要】
：
块体非晶合金卓越的性能已展现出它作为支撑未来高新技术的重要材料的前景,然而要广泛应用于工程领域就必须克服加工成型问题。因为其室温下一般不超过2%的塑性应变,所以在室温下难以加工。而块体非晶合金在过冷液相区具有粘性流动特性,所以在该温度范围内可进行超塑性成型或铸造成型来获得形状复杂的非晶合金零部件。另外,开发出具有大塑性且热稳定性良好的块体非晶合金一直是非晶合金材料研究领域的热点。因此,自主开发设计
论文部分内容阅读
块体非晶合金卓越的性能已展现出它作为支撑未来高新技术的重要材料的前景,然而要广泛应用于工程领域就必须克服加工成型问题。因为其室温下一般不超过2%的塑性应变,所以在室温下难以加工。而块体非晶合金在过冷液相区具有粘性流动特性,所以在该温度范围内可进行超塑性成型或铸造成型来获得形状复杂的非晶合金零部件。另外,开发出具有大塑性且热稳定性良好的块体非晶合金一直是非晶合金材料研究领域的热点。因此,自主开发设计块体非晶合金成分,探究其在室温和高温变形行为的影响因素和变形机理,以及建立热加工图来获得该合金的最佳加工条件,有助于指导微型非晶合金零部件的热塑性加工成型,为非晶合金的工业化奠定基础。本文通过二元共晶混合法,选择一些次深共晶点或深共晶点的二元共晶来作为基本单元,即Zr44Cu56、Zr76Ni24及Zr51Al49二元共晶,按不同比例混合设计了四种Zr基块体非晶合金新成分,然后通过铜模真空吸铸法制得了这四种合金棒,尺寸均为Φ3mm×90 mm。采用X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、维氏显微硬度测试、室温单轴压缩实验及扫描电子显微镜（SEM）等测试技术和方法研究了所设计合金的微观结构、热性质以及室温力学性能和行为,并通过高温压缩试验探究了Zr基块体非晶合金在过冷液相区（Supercooled Liquid Region,SLR）中的高温变形行为,分析了其高温变形机理以及获得了该合金在SLR的最佳加工条件。研究结果表明:（1）所研制的四种Zr-Cu-Ni-Al合金均具有完全非晶态结构,其过冷液相区（ΔTx）均超过65 K,尤其是Zr55.7Cu22.4Ni7.2Al14.7（Zr55.7）块体非晶合金的ΔTx最宽,达到82 K。这四种合金的热稳定性由低到高分别为Zr54.4Cu26.13Ni6.4Al13.07（Zr54.4）、Zr57Cu18.67Ni8Al16.33（Zr57）、Zr56.36Cu20.53Ni7.6Al15.51（Zr56.36）和Zr55.7Cu22.4Ni7.2Al14.7。室温塑性由低到高依次为:Zr57、Zr56.36、Zr54.4和Zr55.7块体非晶合金,尤其是Zr55.7合金的塑性达到5.5%,抗压强度达到1885 MPa。剪切带的增殖与交互作用越强,合金试样的塑性和强度越高。（2）Zr基块体非晶合金的室温塑性变形行为对高径比和应变速率高度敏感。随着高径比的增大,合金的塑性应变及强度均减小,其中高径比为1:1时,Zr55.7的塑性达到9.9%,抗压强度为2036 MPa。随着应变速率的减小,塑性应变、屈服强度、抗压强度以及断裂强度均增大,其中塑性从0.4%增加到8.3%,抗压强度从1684 MPa增加到2000 MPa。随着高径比和应变速率的减小,断裂侧面剪切带的数量及密度增加,脉状花纹的数量及密度也增大,该合金的塑性及强度越大。（3）从多重剪切带的萌生与扩展及相互作用的角度分析和讨论了锯齿流变机理,随着应变速率的降低,第一阶段锯齿流动的均匀性对应变速率的变化不敏感,而第二阶段锯齿流动的均匀性发生变化,多重剪切带的相互作用是导致第二阶段锯齿流动从近均匀性逐渐转变为非均匀性的主要原因。（4）在SLR中,Zr55.7块体非晶合金的高温塑性变形行为对应变速率和试验温度非常敏感。随应变速率的降低和试验温度的升高,试样的显微硬度增大,而稳态流动应力、峰值应力均减小。合金试样的粘度范围为7.48×109～2.61×1011Pa·s,而粘度随着试验温度和应变速率的增大而单调降低,且牛顿流动的变化存在一个临界转变应变速率,随着试验温度的升高,该临界转变应变速率向高应变速率移动。（5）随着应变速率的降低和试验温度的升高,试样的外观形貌由“S”型圆台状向鼓形转变,再由鼓形向正圆台型转变;样品的变形先由非均匀变形向均匀变形转变,再由均匀变形向近均匀性变形转变。Zr55.7合金在SLR中的最佳加工条件范围为:低应变速率下为728～748 K,高应变速率下为748～758 K。
其他文献
随着社会的发展,人们生活方式日益多样化的同时,不良的生活习性也影响着人们的身体健康。据统计,我国的冠心病患者人数呈现出逐渐上涨的趋势,该疾病已经对人们的日常生活造成了较大的影响。药物洗脱支架是医治冠心病的有效措施之一,目前市面上许多药物洗脱支架只负载一种药物而无法解决支架植入体内后所产生的平滑肌细胞增殖、炎症、血栓等所有症状,且药物洗脱支架上的载药涂层存在附着力不足,在使用过程中容易出现涂层剥落的
自上个世纪末以来,科技水平得到迅速的发展,一类复合声学材料或结构（声子晶体:由人类合成并周期性分布）越来越受到海内外学者的持续关注。因其通常具备一定弹性波或声波禁带的物理结构特性,因此,它具有丰富的物理意义和开阔的应用前景。它对声波的调控特性主要表现在几个方面:第一个方面是存在声子带隙,即声子带隙频率区间内对应的声波的传播是不被允许的,而频率处于上述带隙频率区间以外的声波是可以完美地进行传播并且不
板式冷凝器的冷凝过程中,制冷剂气体逐渐冷凝成液体,由于重力作用,会出现冷凝液大量聚集在板式冷凝器下部的现象,液膜变厚,热阻增加,导致传热系数急剧减小,传热恶化,且压降增加。本文将分液冷凝技术应用于板式冷凝器,提出多流程分液板式冷凝器,冷凝液从板程间排出,减少了冷凝液的聚集并减薄了液膜厚度,提高了下一流程的干度,可实现传热强化;且由于冷凝液排出,质量流速减小,压降也减小,能够有效提升板式冷凝器器热力
有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）在中低温热能（太阳能、地热能和生物质能及余热等）发电方面具有广阔的应用前景。在ORC系统中,换热设备（?）损和成本在系统中占主导地位,然而当前对于ORC系统的实验研究及换热设备的变工况运行特性的研究尚不够深入,准确获得变工况下换热器各区域传热、流动及不可逆损失分布和迁移特性,对于深入理解换热器变工况性能、优化设计换热器以匹配ORC系
在日常工作的焊接任务中,工人的客观焊接环境通常比较恶劣,且难以全天候保持高度精神状态不休息的工作,而引入焊接机器人可以有效的缓解上述问题并提升焊接高质量成品率。为了焊接机器人更好的应用于实际作业生产中,研究焊接机器人运动学及轨迹规划对其发展具有重大意义。本文研究课题以国工信沧州有限公司研发的焊接机器人为样机,分析该焊接机器人本体结构的运动学以及焊接曲线的轨迹规划,使焊接机器人运行稳定的同时精准高效
随着社会人口增长和能源危机现象日益加重,寻找新能源代替传统能源愈发重要。质子交换膜燃料电池（PEMFC）除了具有一般燃料电池的优势外,还具有结构简单、工作温度低、发电效率高等突出优点而受到广泛关注。然而,PEMFC运行中质子交换膜要始终保持一定的湿度,湿度过大,会发生水淹现象,湿度不够则会造成膜脱水。这些都会对燃料电池的性能和寿命造成严重影响。为了确保PEMFC在可靠的温度范围内运行,并使电池内温
木质素热解油由各种酚类化合物组成,需要在较高温度下才能实现完全加氢脱氧（Hydrodeoxygenation,HDO）提质,而高温会导致积碳、催化剂烧结和能源消耗大等问题,制约着木质素向烃类液体燃料转化方面的发展。因此,通过改性催化剂提升反应过程中的传热传质特性实现木质素热解油在较低温度下的高效加氢脱氧,对于木质素高效能源化利用具有重要意义。双金属之间的协同效应能有效提升催化剂活性,表现出比单金属
铜基自润滑复合材料是通过特定的制备工艺将固体润滑剂和其他附加成分添加到金属铜基体中,从而具有一定机械强度和自润滑性能的复合材料。它兼具金属铜优异的导电/导热性能、磨合性能和固体润滑剂良好的润滑性能,广泛应用于工程摩擦零件,如电刷、轴承、衬套等。然而,由于金属铜和固体润滑剂在比表面积、密度和表面化学性质等方面存在显著差异,导致自润滑铜基复合材料的界面结合能力较弱,从而极大地削弱了它的减摩、耐磨性能。
采用摩擦搅拌焊（FSW）焊接6061-T6铝合金（Al）和AZ31B镁合金（Mg）板材。借助光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射分析仪（XRD）分析了异质焊缝的微观组织、元素分布和物相组成;使用显微硬度仪研究了异质焊缝及母材的硬度分布规律;利用电化学工作站测试了异质焊缝各区与母材的开路电位、自腐蚀电位,自腐蚀电流密度及阻抗值;采用浸泡腐蚀试验法研究了焊缝各区与母材的
随着地球不可再生资源的短缺,人类面临的资源危机日渐突出。太阳能,风能等可再生资源的利用举足轻重,人们在日常生活中对储能器件的依赖日益凸显。锂硫电池作为新一代电能储存装置,特有的高理论比容量、高能量密度、硫单质在地球上含量丰富、无毒且对环境友好的特点,有望成为了下一代储能器件的最具实际应用的二次电池。但是,锂硫电池目前面临着“穿梭效应”的问题以及硫正极材料导电性差、体积膨胀大、电池循环稳定性差等一系