摘要: Cu基块体非晶合金是近年来开发出的新的非晶体系，它的拉伸断裂强度比晶体的高得多，可达2000—2400Mpa，可以作为超高强度结构材料。同时具有高的玻璃形成能力、优异的力学性能和较低的成本，如高硬度、高强度、高弹性极限，稳定的热力学性能，与其它非晶相比具有高塑性延展性等等。本论文采用理论分析研究、成分优化设计、实验室熔炼制备、实验分析的研究方法，认识从液态转变成块体非晶纳米晶合金的转变机理、转变模式，探索Cu基块体非晶纳米晶合金的制备工艺，制备出一定尺寸的具有高强度、高塑性韧性的Cu基块体非晶纳米晶合金复合材料，为推广应用打下基础。利用真空熔炼铜模吸铸法制备了Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金，该合金的直径约为4mm，长度约为9cm。再利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、HVS-1000数显显微硬度计等仪器对Cu47Zr11Ti33Ni8Si1非晶合金进行了组织性能分析。结果表明，Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金具有光滑的金属表面，组织均匀；硬度值为823.05HV，在衍射图谱中，40°～45°之间出现了一个宽大的漫散射峰，有可以辨识的尖锐晶态衍射峰，说明了Cu47Zr11Ti33Ni8Si1非晶合金中含有纳米晶。用失重法测量Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金的腐蚀速度，其腐蚀速度为4.2485g/（m2﹒h），与黄铜、不锈钢相比，Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金的腐蚀速度最小。

关键词：Cu基非晶合金  组织性能  耐腐蚀性能  硬度  制备工艺 

 

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪 论  1

1.1 非晶材料定义和基本特征-1

1.2 Cu基块体非晶合金的研究现状-2

1.3 本课题的重点内容及意义-2

1.3.1 本课题的重点内容-2

1.3.2 本课题的意义-2

2 Cu基块体非晶纳米晶合金的制备方法-3

2.1电弧熔炼铜模吸铸-3

2.2定向凝固铸造法-3

2.3水淬法-4

2.4射流成型法-4

2.5感应加热铜模浇铸法-4

2.6压力模型铸造法-5

2.7机械合金化法-5

2.8粉末固结成型法-5

3 Cu基块体非晶纳米晶合金的制备方法-6

3.1实验仪器、原料和试剂-6

3.1.1 实验仪器-6

3.1.2 实验原料-9

3.1.3 实验试剂-9

3.2 Cu基块体非晶纳米晶合金制备过程-9

3.2.1 原料的计算-9

3.2.2 原料的称重-10

3.2.3 制备Cu基块体非晶纳米晶合金-10

4 Cu基块体合金成分优化设计-13

5 Cu基块体合金组织性能分析-14

5.1 Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金形貌和组织-14

5.2 Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金X衍射分析-15

5.3失重法测Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金腐蚀速度-16

5.3.1 实验原理-16

5.3.2 实验步骤-16

5.3.3 实验结果及分析-17

5.4 Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金的硬度测量-18

5.4.1 实验原理-18

5.4.2 实验步骤-18

5.4.3 实验结果及分析-19

5.5 Cu47Zr11Ti33Ni8Si1合金的成分分析-19

5.5.1 工作原理 19

5.5.2 实验结果及分析 20

6 Cu基块体非晶纳米晶合金的制备工艺及形成理论分析-22

6.1 Cu基块体非晶纳米晶合金的制备工艺分析-22

6.1.1 在熔炼制备试样之前需要注意事项-22

6.1.2 制备试样所用设备及其特点 22

6.1.3 影响非晶合金形成的影响因素-22

6.2 Cu基块体非晶合金形成理论分析-22

6.2.1 过冷液体连续冷却转变机理-22

6.2.2 传统急冷法转变机理-23

7 结论  26

参考文献 27

致谢-28