鎂基塊體非晶合金的制備與玻璃形成能力研究.pdf

1、鎂基金屬玻璃具有高的比強度、優(yōu)異的耐腐蝕性能，作為一類輕質(zhì)高強度材料，具有廣闊的應(yīng)用潛力。研究開發(fā)具有強玻璃形成能力的新型鎂基金屬玻璃，特別是在常規(guī)（非真空）條件下采用工業(yè)純度原材料獲得金屬玻璃，具有十分重要的意義。 而在影響合金玻璃形成能力的因素當中，制備方法和合金成分最為關(guān)鍵，本論文從這兩點出發(fā)，利用常規(guī)（非真空）制備條件和工業(yè)純度原材料對鎂基塊體非晶合金的制備以及合金的玻璃形成能力進行了研究。 考慮到玻璃熔體在熔融狀態(tài)

2、下粘度大、流動性差、充型困難，本文設(shè)計了銅模振動鑄造法、中頻真空感應(yīng)爐熔煉制備母合金——熔化澆注成型法、粉體壓力制坯——熔化澆注成型法、負壓銅模吸鑄法等多種制備方法。 通過多種成分合金對各種實驗方法的比較和實驗驗證，成功開發(fā)出負壓銅模吸鑄制備方法，該方法在高純氬氣保護下熔煉合金，銅模在空氣氣氛中利用負壓吸鑄成型，具有操作方便、工藝簡單、易于控制的特點。配合該制備方法，選用Mg65Cu25Y10成分合金進行對比實驗，確定了所開發(fā)的新

3、成分合金Mg65Cu25Y10-xNdx（x=0,2,4,6,8,10）較為合適的工藝參數(shù)： 在爐溫600℃左右將合金放入爐內(nèi)加熱，達到750℃后保溫25 分鐘，隨后升溫至800℃攪拌并隨即負壓吸鑄，吸鑄溫度約750℃。制備工藝參數(shù)隨合金成分變化可在小范圍內(nèi)調(diào)整。 采用工業(yè)純度的原材料和負壓銅模吸鑄法制備獲得了直徑為3mm的Mg65Cu25Y10-xNdx圓棒試樣，分析表明x=0,4,6 成分合金為非晶態(tài)，而x=2,8,10

4、 成分合金除含部分非晶外呈較典型的晶體特征。 利用光學顯微鏡(OM)、差示掃描量熱分析儀(DSC)、掃描電鏡(SEM)、能譜(EDX)和X射線衍射儀(XRD)對試樣進行了觀察和分析，并首次研究了Nd對Mg-Cu-Y-Nd合金玻璃形成能力的影響。SEM和XRD分析發(fā)現(xiàn)x=0 成分合金試樣中較為均勻的分布著尺寸大小約2 m μ體積百分含量高達0.15％的(Cu,Y)非晶氧化物，x=4 成分合金中有0.18％,但如此高含量的（Cu,Y）

5、非晶氧化物，并未顯著影響合金的玻璃形成能力；與x=0 相比，適量Nd替換Y明顯提高了合金的玻璃形成能力，當x=4 時合金具有最大的玻璃形成能力，其約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度為0.592，過冷液相區(qū)寬度高達66K,DSC分析為單一熔化峰，且固液兩相區(qū)(rg Tx T ? ) l m T T ? 寬度僅為16K,表明該成分處于合金系統(tǒng)一個共晶成分點或位于其附近的位置；而x=6 合金玻璃形成能力相比x=0 時略有提高。初步估算成分為x=4,6 的合金玻