轧制对Zr基非晶合金在加热过程中晶化动力学的影响

摘要

实验发现，除热致晶化外，塑性变形同样能诱导非晶合金发生晶化。在工程应用过程中，非晶合金不可避免地会发生塑性变形，塑性变形后微观结构的变化势必会对材料的性能产生重要的影响。本文以Zr-基三元(Zr60Al15Ni25)和五元(Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5)大块非晶合金为研究对象，利用XRD、DSC等实验手段，分析了轧制塑性变形对块体非晶合金在加热过程中晶化动力学的影响，并对合金在轧制塑性变形过程中的晶化机制进行了探讨，主要包括如下结论:
　　在室温轧制过程中随着变形量的增加，Zr60Al15Ni25块体非晶合金的原子组态发生了可逆变化，轧制后其热稳定性降低。轧制过程中引起Zr60Al15Ni25块体非晶合金微观结构的变化主要影响低温区(733K)的形核与长大机制，对高温区(738K、743K)的晶化机制几乎没有产生影响。当轧制变形量较低时，轧制使Zr60Al15Ni25非晶合金原子组态的无序性得到了加强，从而导致其晶化激活能增加，晶化变得比较困难;相反，则使晶化变得容易;当轧制变形量较高时(90％)，由于相分离与纳米晶化的出现，使晶化过程中的晶化激活能大大的增加，这可能是由于轧制诱导非晶合金的相变与加热导致合金晶化相的成分所不同而引起的。
　　在室温轧制过程中随着轧制变形量的增加，Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5非晶合金轧制塑性变形后，其微观结构同样发生了双向转变。当变形量很大时(95％)在剪切带及其周围区域有大量有序区原子团簇（二十面体）的形成。塑性变形后，Arami指数均在1.5～2.0内变化，表明轧制对非晶合金在加热过程中的晶化机制影响不大，轧制后非晶合金在加热过程中I相的析出主要是由合金中的有序原子团簇的直接长大。轧制后，晶化激活能减小，这主要是因为非晶合金在轧制过程中在剪切带周围形成了有利于I相形核及长大的原子团簇，从而导致了晶化激活能的降低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 非晶合金

1．1．1 非晶合金的定义及发展历史

1．1．2 非晶合金形成原理和影响因素

1．2 大块非晶合金

1．2．1 大块非晶合金的定义

1．2．2 大块非晶合金的制备方法

1．2．3 非晶合金的性能和应用

1．3 大块非晶合金的晶化和塑性变形

1．3．1 非晶合金的晶化

1．3．2 大块非晶合金的两种塑性变形模式

1．3．3 非均匀塑性变形机制

1．3．4 非均匀塑性变形过程中微观组织变化

1．4 非晶合金的晶化动力学

1．5 塑性变形与晶化之间的联系

1．6 本文的主要研究内容及意义

1．6．1 本文的主要研究内容

1．6．2 本文研究的意义

第二章 实验方法

2．1 实验材料

2．2 非晶合金的制备

2．2．1 原始母合金铸锭的制备

2．2．2 块体非晶合金的制备

2．3 块体非晶合金的轧制塑性变形实验

2．4 热分析实验

2．4．1 线性DSC实验

2．4．2 等温DSC实验

第三章 轧制塑性变形对Zr60Al15Ni25块体非晶合金晶化动力学的影响

3．1 轧制对Zr60Al15Ni25非晶合金微观结构及热稳定性的影响

3．1．1 XRD试验结果及分析

3．1．2 DSC实验结果

3．2 轧制对Zr60Al15Ni25块体非晶合金等温晶化动力学的影响

3．2．1 等温晶化动力学分析的理论基础

3．2．2 等温晶化动力学实验

3．2．3 等温晶化动力学分析

3．2．4 轧制对Avrami指数的影响

3．2．5 轧制对等温晶化激活能的影响

3．3 轧制对Zr60Al15Ni25块体非晶合金晶化速率的影响

3．4 本章小结

第四章 轧制对五元Zr65Al7．5Cu12．5Ni10Ag5块体非晶合金晶化动力学的影响

4．1 关于Ⅰ-相的研究

4．2 轧制对线性加热晶化过程中析出Ⅰ相的影响

4．3 等温DSC实验及结果分析

4．4 Zr65Al7．5Cu12．5Ni10Ag5在轧制过程中微观结构的变化

4．5 本章小结

主要结论

参考文献

学位期间发表的学术论文

致谢