退火温度对Zr41Ti14Cu125Ni10Be225大块非晶合金弹性模量和硬度的影响.pdf

1048 第五届博士生学术年会论文集 弹性模量和硬度的影响① 张卫国1’2 马明臻1 ● 宋 爱君 李 工 任景 洁豺 宗刘 海日 涛平 ② 1．燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北省秦皇岛市，066000； 2．河北科技师范学院化学系，河北省秦皇岛市，066000 摘 要 采用纳米压痕、XRD、DSC等方法对Z“1Til。Cul25Ni，。Be22．5大块非晶合金在不 同退火温度处理后的材料进行测试。XRD、DSC结果表明：不同退火温度处理后的非晶试样 相组成不同。Zr基大块非晶合金的晶化的程度随退火温度的增加而增加。纳米压痕测试表 明：在相同的退火温度、不同的载荷作用下，Zr基大块非晶合金的Er和Hu随载荷的增加而 降低。在不同的退火温度、相同的载荷作用下，随着退火温度的增加，在t温度以下，研和 H口随着退火温度的升高而降低；在T。温度以上，Er和H口随退火温度的增加而增加；当超 过晶化温度以后，H可和Er值随着温度的升高而降低。Zr基大块非晶合金的塑性变形受温 度和载荷的双重影响，在玻璃转变温度和晶化温度之间，塑性变形能力随载荷的增加而 提高。 关键词 大块非晶合金退火温度 弹性模量硬度 前言 自20世纪90年代中期以来，大块非晶合金就成为材料领域研究的热点之一。大块非晶合金过冷 液相区内的各种特性成为非晶合金研究的方向之一。很多学者对大块非晶合金过冷液相区内的结构及 力学特性进行了深入研究。Inoue等研究表明，大块非晶合金在过冷液相区内呈现出较好的超塑性能， 在低应变速率范围内为牛顿型流变状态。Busch等对大块非晶合金在过冷液相区内的黏度变化及结构 弛豫等现象进行了研究，表明其在过冷液相区内具有极低的黏度值。Nieh等对非晶相在超塑性变形过 程中的相结构转变做了初步分析，表明超塑性流变过程伴随有纳米晶化现象。 非晶态合金所表现出的优良的性能，尤其是力学性能，颇为引人人胜。Z‘。Ti，。Cu。：．；Ni。。Be2¨大块非晶合 金具有良好的超塑性，抵抗变形的能力较弱，在宏观上表现为脆性材料。但在显微条件下，亦可以表现出塑性 性能。为了进一步研究菲晶态合金在微观下的塑性性能，本实验采用纳米压痕的方法对Zr4。Ti。。Cu。。。Ni。。 Be2z．s大块非晶合金进行测试。对不同退火温度下的非晶试样进行分析，得到不同退火温度下试样相的构成。 采用纳米压痕仪，对试样施加不同载荷，得到试样在不同载荷下的压痕面积和力学参数(Ep和Hv)的变化 趋势。 ① 国家自然科学基金资助项目；“973”计划项目(Grant 目(IRT0650)；河北省自然科学基金项目(E2004000209)。 化学与化工 】049 一、试验方法 空加热炉内对试样进行弛豫退火(原子重排)和晶化退火(非晶态转变为晶态)处理，仪器的输入电压为 380V+10％，输入电流小于60A大于40A，工作频率为50～60Hz。 (一)弛豫退火 试样2(S2)，退火温度290℃，保温时间2h。 试样3(S3)，退火温度360℃，保温时间2h。 (二)晶化退火 试样4(S4)，退火温度395℃，保温时间2h。 试样5(S5)，退火温度415℃，保温时间2h。 退火后，对试样表面进行机械抛光后，为了除去试样表层机械抛光产生的残余应力，再进行电解抛 光。对抛光处理后的式样用D／max一2500／pcX射线衍射仪进行物相分析。用NETSZCH公司生产的 STA449C DSC分析仪进行热分析。采用原位纳米力学测试系统进行纳米压痕的测试，获得材料的弹 性模量(Er)和硬度(Hv)。 二、结果与分析7】17l 一、当日木—=J (一)XRD实验结果和分析 图1是试样在不同的退火温度下的X射线衍射图谱。从图中可以看出，a、b、c曲线只有平滑的弥 散峰，无衍射峰出现，表明试样在铸态和弛豫退火温度下处于非晶态合金状态。d曲线在20=40。和 20=65。附近可以看到衍射峰，但