Zr基非晶晶化机理及其与Nb合金的连接行为研究文献综述

 2022-11-27 16:05:53

开题报告文献综述

研究背景意义

非晶合金,又被称为金属玻璃,是将高温液体合金以较快的冷却速率急速冷却,通过抑制合金内部原子的晶化,形成的新型合金材料。它的内部结构呈短程有序,长程无序的排列状态,从某方面来说,非晶态结构是无缺陷的。这种结构特性对材料性能有着非常重要的影响,因此,它具有高强度、高硬度、大弹性极限、良好的磁性、较强的耐腐蚀性以及在过冷液相区的超塑性成型能力。

1938年,Kramer[1]采用蒸发沉积的方法首次成功制备出非晶态薄膜。后来,加州理工学院的Klement等人通过快速冷却技术成功制备出固态金属非晶合金,从此,非晶合金正是进入了人们的视野。在二十世界八十年代后期,非晶合金的研究取得了突破性进展。日本东北大学的Inoue[2]等人利用铜模浇注法,相继获得了Mg-Ln-TM,Ln-Al-TM等一系列具有优秀玻璃形成能力的块体非晶合金。在这之后,越来越多不同体系的非晶合金相继被开发出来。

由于非晶合金具有晶体材料的高强度和聚合物的高弹性,以及高断裂韧性等优异性能,使其在高性能结构材料和光学精密仪器上有广泛应用[3]。目前,非晶合金应用最多并且最成功的是在磁性材料领域,电力和电子工业中变压器的铁芯材料很多都已经被铁基,钴基和镍基等非晶软磁合金替代[4],非晶在将来的太空探索中也能起到一定作用,2001年美国宇航局发射的起源号宇宙飞船上安装的太阳风搜集器就是有Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金制作。

然而,块体非晶合金因为晶体缺陷的缺失(位错、晶界等),所以它失去了传递塑性应变的介质,导致其室温变形在屈服后迅速出现局域化,进而形成剪切带变形,造成灾难性断裂,这种宏观可见的加工软化现象极大地限制了这些复合材料的应用。

研究现状

块体非晶复合材料的制备方案有两种:外生复合法和内生复合法。外生复合发制备的非晶复合材料具有可控制外加相体积分数的优点,力学性能也比较好控制。大连理工大学张波等人[5]采用渗流铸造法制备出了含有不同直径 W纤维增强体的Zr基非晶复合材料,并系统研究了不同直径的W纤维对复合材料的力学性能的影响。而内生法主要是通过成分的调控来影响基体的玻璃形成能力,或者调控制备条件使基体原位析出晶体相,析出的晶体相有纳米晶/准晶、树枝晶等;也可以通过发生原位化学反应来生成第二相制备非晶复合材料。Fan 等人

[6;7] 发现Zr53Ti5Ni10Cu20Al12和 Zr60Cu20Pd10Al10块体非晶复合材料因析出纳米晶而具有良好的室温塑性。Kim等人[8]发现通过适当控制 Ti40Zr29Cu8Ni7Be16非晶合金的晶化,可以在非晶基体中获得3 - 5 nm的准晶,纳米准晶的引入有效地改变了非晶合金的力学性能。Inoue[9]等人发现,经铸造获得的Cu50Zr50非晶复合材料在室温下可承受的压缩塑性应变超过了50%,研究发现室温塑性之所以提高是因为基体中产生的纳米晶在塑性变形时对剪切带切起到了很好的阻碍,并产生了钉扎效应的缘故。总之,对于非晶金属复合材料来说,纳米晶第二相的引入效果是非常显著的。有研究者对纳米晶进行TEM测试,最终发现,纳米晶在应力变形过程中是可以生长的,并能够阻碍剪切带的扩展以及使其偏离原先的轨道,而且还可以钝化裂缝的产生[10]。因此合理的引入纳米晶而制备成非晶复合材料,可以有效地提高非晶合金的室温塑性,提高非晶合金的应用价值。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可: Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版