铜基块状非晶合金的制备及其性能测试研究

发布时间：2017-05-20 01:05

  本文关键词：铜基块状非晶合金的制备及其性能测试研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用固结成型和铜模吸铸两种方法制备了铜基大块非晶合金，所得的合金用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)进行检测，并用扫描电镜(SEM)观察了其微观形貌及组织形态。然后对机械合金化法制备的非晶合金粉末的磁性能和铜模吸铸法制备的两种合金体系非晶的电学性能、力学性能及耐腐蚀性能做了研究。 固结成型法的前提是制备铜基非晶合金粉末，试验研究了机械合金化的方法制备非晶合金粉末过程中的工艺参数(包括球料比的变化、球磨时间的变化、球磨速度的变化、加过程控制剂的对比)对形成非晶的影响。试验结果表明，在其它工艺参数都确定的情况下，球磨时间的变化对非晶的形成有很大的影响，时间太短，粉末来不及形成非晶，而时间太长的话，已形成的非晶又转化成晶体，所以非晶态的存在有一个范围，在目前本试验的条件下，Cu_47Ti_34Zr_11Ni_8非晶的时间范围为8～12.5小时，Cu_40Ti_30Zr_10Ni_15Sn_5非晶的时间范围为7～15小时；另外，在球磨时间固定的情况下，球磨比例越大、球磨速度越高，粉末所获得的能量越高，形成非晶的速度越快。将所得的非晶粉末在过冷液体区域进行压制成型，得到厚度为7m，直径为15mm的铜基大块非晶合金。 采用铜模吸铸法制备的大块非晶合金是在冷坩埚悬浮熔炼+铜模吸铸系统中完成的，此设备不但对熔体无污染，容易得到纯净的合金，而且熔融金属与坩埚间的热传导减至最小，熔体具有比较均匀的温度，，可以在较小的过热度下熔融，从而减小了组分的挥发，可以制得成分比较准确的合金。通过对非晶的电学性能、力学性能和耐腐蚀性能的测试发现，铜基非晶合金常温下的电阻率比相对应的晶体合金的电阻率要大；其弯曲强度很高，Cu_50Zr_42Al_8非晶的弯曲强度为2717.57MPa，Cu_47Ti_34Zr_11Ni_8非晶的弯曲强度为2992.22Mpa，这一数据又充分体现了铜基非晶合金的优异的力学性能；铜基大块非晶合金的腐蚀速度相对不锈钢和紫铜要低得多，即具有良好的耐腐蚀性能。 Cu基块状非晶合金具有优异的力学性能和良好的耐腐蚀性能，再加上其较低的成本扩展了块状非晶合金的应用领域。随着对新型块状非晶合金体系的不断探索及其制备工艺的不断改进，会有更多的新型铜基块状非晶合金出现，且该合金有望在工程上得到更广泛的应用。
【关键词】：铜基块状非晶合金 机械合金化 铜模吸铸 力学性能
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-21
• 1.1 非晶态合金简介6-8
• 1.2 大块非晶合金的形成机理8-11
• 1.2.1 大块非晶合金形成的结构因素8-9
• 1.2.2 大块非晶合金形成的热力学条件9-10
• 1.2.3 大块非晶形成的动力学条件10-11
• 1.3 大块非晶的主要制备方法和工艺11-14
• 1.3.1 电弧熔炼铜模吸铸法11
• 1.3.2 感应加热铜模浇铸法11-12
• 1.3.3 水淬法12-13
• 1.3.4 压力模型铸造法13
• 1.3.5 定向凝固法13-14
• 1.3.6 固结成型法14
• 1.4 铜基大块非晶简介及优异性能和应用前景14-20
• 1.4.1 铜基大块非晶合金体系简介14-16
• 1.4.2 铜基大块非晶的优异性能和应用前景16-20
• 1.5 本课题研究的目的、意义和内容20-21
• 第二章 机械合金化的方法制备铜基非晶合金21-38
• 2.1 试验设备及过程中参数的选择21
• 2.2 试验过程21-22
• 2.3 试验结果22-32
• 2.3.1 X射线检测22-28
• 2.3.2 扫描电子显微镜对微观结构的检测28-29
• 2.3.3 电子透射显微镜(TEM)的检测29-30
• 2.3.4 铜合金的磁性检测30-32
• 2.4 试验结果分析与讨论32-34
• 2.5 试验工艺参数分析34-38
• 2.5.1 球磨时间34-36
• 2.5.2 球磨机转速36
• 2.5.3 加过程控制剂的对比36
• 2.5.4 球料比36-38
• 第三章 固结成型法制备块状非晶合金38-44
• 3.1 固结成型法的提出38
• 3.2 试验设备38-39
• 3.3 试验过程39
• 3.4 试验结果39-40
• 3.5 试验结果的分析40-44
• 第四章 水冷铜坩埚电磁悬浮熔炼+铜模吸铸法制备铜基块状非晶合金及性能的测试44-59
• 4.1 试验设备--冷坩埚悬浮熔炼系统的组成44-45
• 4.2 冷坩埚悬浮熔炼系统的原理和优点45-47
• 4.3 试验过程47-49
• 4.4 试验结果及性能测试49-59
• 4.4.1 XRD分析50-51
• 4.4.2 电学性能测试51-53
• 4.4.3 力学性能测试53-55
• 4.4.4 耐腐蚀性能测55-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士期间发表的论文65

【引证文献】

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1 许宏伟;杜宇雷;成家林;陈光;;块体金属玻璃制备技术的研究进展[J];材料导报;2010年23期

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3 寇生中;李娜;郑宝超;黄文军;;金属基非晶材料的研究进展[J];金属功能材料;2011年01期

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本文编号：380322