Zr55块体非晶合金在低频振动场下的微成形能力

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Zr_(55)Al_(10)Cu_(30)Ni_5非晶合金压痕塑性变形有限元模拟

Zr_(55)Al_(10)Cu_(30)Ni_5非晶合金压痕塑性变形有限元模拟拓雷锋;闫志杰;严峻;党淑娥;胡勇【期刊名称】《机械工程学报》【年(卷),期】2010()20【摘要】采用DEFORM 3D软件对Zr55Al10Cu30Ni5非晶合金的(Vickers)压痕塑性变形进行数值模拟,得到压痕的尖端区域(压头尖端正下方区域)、棱区域(压头棱下方区域)、面区域(压头相邻棱之间面的下方区域)等不同区域的等效应力、应变分布。

模拟结果表明,尖端区域的等效应力、等效应变要比棱区域大,而这两个区域的应力、应变比面区域大。

对压痕正下方大约30μm×30μm范围内尖端区域、棱区域和面区域某些点进行等效应力、应变追踪,分析等效应力、应变的变化规律,发现在棱区域和面区域虽然是等距离取点但是面区域应力、应变降低的幅度要大于棱区域。

这些模拟结果有助于理解Vickers压痕不同塑性变形区域存在不同晶化行为的试验事实,以认识非晶合金机械稳定性的本质。

【总页数】6页(P80-85)【关键词】非晶合金;塑性变形;有限元模拟;机械稳定性【作者】拓雷锋;闫志杰;严峻;党淑娥;胡勇【作者单位】太原科技大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG139.8【相关文献】1.Zr_（55）Al_（10）Cu_（30）Ni_5块体非晶合金轧制塑性变形三维有限元分析 [J], 姚宏康;闫志杰;党淑娥2.非晶合金Zr_(55)Al_(10)Cu_(30)Ni_5在3.5%NaCl溶液中的电化学行为 [J], 江峰;胡壮麒;张庆生;张海峰;胡壮麒3.Zr_(55)Al_(10)Cu_(30)Ni_5非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀行为 [J], 王成;张庆生;江峰;张海峰;胡壮麒4.粉末状态对激光立体成形Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5块体非晶合金晶化行为的影响 [J], 张媛媛;林鑫;杨海欧;李加强;任永明5.大块非晶合金Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5的电子结构特征及电击穿行为 [J], 曹峻松;王亚平;孙军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

含有贵金属元素的Zr基块体非晶合金及其制备方法[发明专利]

专利名称：含有贵金属元素的Zr基块体非晶合金及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：花能斌,陈文哲,廖振龙,黄友庭
申请号：CN201710201786.7
申请日：20170330
公开号：CN107058912A
公开日：
20170818
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种含有贵金属元素的Zr基块体非晶合金及其制备方法，所述合金的通式为ZrAlCoM；所述M为Pd、Pt、Au中至少一种，所述x的数值为3～7；所述制备方法包括配料、熔炼以及铜模铸造法制备ZrAlCoM块体非晶合金试样。

本发明的ZrAlCoM块体非晶合金不含有高生物毒性的Ni和Cu元素，具有良好的生物相容性，较高的非晶形成能力，很高的压缩屈服强度和显微硬度，较低的杨氏模量，力学生物相容性较好，具有高的耐生物腐蚀磨损性能。

申请人：福建工程学院
地址：350000 福建省福州市闽侯县上街镇福州地区大学新校区学园路
国籍：CN
代理机构：福州市鼓楼区京华专利事务所(普通合伙)
代理人：宋连梅
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Zr55Cu30 Al1oNi5块体非晶合金在超声振动场下的流变成形能力

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输入频率(
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１２００,
１５００,
１８００
１９,
２０
实验结果表明,超声振动可以提高非晶合金
的流变成形能力.图２所示为不同输入功率下的
载荷位移曲线,可以看出,相比于准静态加载,施
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Zr含量对非晶合金非晶形成能力及力学性能的影响

７３００５０，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｙｒｏｆＮｏｎ－ＦｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＡｌｌｏｙｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ
射（ＸＲＤ）、差示扫描热量法（ＤＳＣ）、微机控制电子式万能力学试验机和扫描电镜（ＳＥＭ）研究其非晶形成能力与压缩力学性能的变化规律。结果表明：随着Ｚｒ含量的提高，合金的过冷液相区宽度 △ 减小，热稳定性下降；约化玻
ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇＬａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ［Ｚｒｎ７２（Ｃｕｏ￣Ｎｉｏ．４１）０２８ｌ１２（ｘ＝０，０．０５，０．１）ｂｕｌｋａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｌｏｙｒｏｄｓｗｉｔｈ３ｍｍｄｉａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅ
（１．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州７３００５０；
２．兰州理工大学有色金属合金７Ｌ；Ｏ￣ｓ－教育部重点实验室，甘肃兰州７３００５０）
摘要：采用铜模吸铸法制备出直径为３ｍｍ的［ｚｒｏ（ｃＮｉｎ４Ｉ）ｎ］Ａ１。（ｘ＝０，０．０５，ｏ．１）棒状非晶合金。通过ｘ射线衍

Zr基块体非晶合金压缩力学性能的研究

Zr基块体非晶合金压缩力学性能的研究为了进一步阐明块体非晶合金的断裂机制,寻找非晶合金的强化方法,研究了影响非晶合金压缩力学性能的多种因素的作用机制。

以Zr基非晶合金为研究对象,采用真空电弧熔炼结合水冷铜模吸铸的方法,制备了三种不同成分的Zr基非晶合金,通过XRD、DSC、压缩力学性能测试、SEM分析、TEM分析等手段,分别研究了退火对Zr55A110Ni5Cu30非晶合金力学性能的影响,退火后冷却方式对Zr64Al10Ni15Cu11非晶合金力学性能的影响,试样尺寸和高径比对Zr56Al10.9Ni4.6Cu27.8Nb0.7非晶合金力学性能的影响以及应变速率对Zr56A110.9Ni4.6Cu27.8Nb0.7非晶合金力学性能的影响。

研究表明：(1)过度退火会造成非晶合金中自由体积的湮灭以及过量晶化第二相的生成,从而抑制剪切带的形核与增殖,造成非晶合金强度与塑性的降低。

(2)不同的冷却方式将影响到退火后非晶合金的内应力分布,从而造成力学性能的差异。

晶化相与非晶基体的热膨胀系数存在差异,若冷却过程中非晶合金各部分冷却速率不均匀,将会造成内应力的分布不均匀,引起非晶合金强度下降,塑性降低。

(3)受到自由体积数量和弹性回复效应的影响,非晶合金的塑性随着试样尺寸的增大而减小。

对于高径比较小的试样而言,由于弹性回复效应减弱,以及试样与压头之间的摩擦力对试样变形有阻碍作用,因而表现出较好的塑性。

(4)在较低的应变速率范围内,随着应变速率的提高,非晶合金的强度与塑性也随之提高,当应变速率超过某一临界值后,随着应变速率继续提高,非晶合金的强度与塑性逐渐下降。

在一定的应变速率条件下,应变速率与剪切带的扩展和增殖速率相匹配,非晶合金能够通过剪切带的稳定增殖和扩展获得良好的塑性变形能力。

Zr基块体非晶合金超塑性微挤压成形数值模拟

40
锻压技术
第 34 卷
春举[ 14] 、郭晓琳[ 15] 、袁子洲[ 16] 等人在这方面也进行了大量的工作。但现有的研究主要是集中在非晶合金的塑性成形性能和变形行为的探讨, 对具体的微挤压工艺未进行深入研究。本文将 Z r55 Cu30 N i5 A l10 ( 以下简称 Z r55) 大块非晶合金加热到过冷液态区后进行了镦粗实验, 利用所得的实验数据建立了描述该材料流变规律的本构模型, 利用 DE F OR M 3D 软件和该本构模型对 Z r55 块体非晶合金在过冷液态区的超塑性微挤压过程进行了数值模拟研究。在此基础上对外径为 2 2 mm, 壁厚为 0 05 mm 的杯形零件进行了超塑性微反挤压实验, 获得了满足设计要求的微小成形件。
产品微型化已成为工业发展的一个重要方向, 在通讯、电子、国防、医学、微机电系统等领域有着广泛的应用前景, 极大地推动了微成形技术的发展。但是人们研究发现, 利用晶态材料来成形微小零件时, 材料的晶粒组织和各向异性对塑性变形行为影响严重, 塑性流动、流动应力等诸多方面对于坯料尺寸变得十分敏感, 表现出一系列明显的尺寸效应, 限制了微成形技术的发展与应用[ 1 2] 。非晶合
形数据, 整理后得到 Zr55 在过冷液态区内超塑性形变的应力应变率关系, 并结合牛顿流体向非牛顿流
体转变的临界应变速率以及粘度与应变率的关系等研究结果[ 19] , 对公式 ( 9) 所示本构方程的常数进
行拟合, 确定了本构方程的各个拟合参数的值, 见
表 1。将该本构模型的曲线与其压缩实验曲线进行对比, 对比结果见图 2 和图 3, 发现该本构模型可
Science and T echnolo gy , W uhan 430074, China)

Zr基块体非晶合金的制备及力学性能研究的开题报告

Zr基块体非晶合金的制备及力学性能研究的开题报
告
一、研究背景
随着现代工业的发展，材料科学和工程技术的需求变得越来越高。

块体非晶合金是近年来发展最快的新型材料之一，具有优异的力学性能、良好的抗腐蚀性和高温稳定性等特点，广泛应用于航空航天、电力设备、汽车制造、医疗器械等领域。

二、研究目的
本研究旨在探究一种新型Zr基块体非晶合金的制备方法及其力学性能，为推广和应用块体非晶合金提供科学依据。

具体研究目的如下：
1. 确定Zr基块体非晶合金的制备工艺及优化条件
2. 分析Zr基块体非晶合金的组织结构、相变情况和热稳定性
3. 测定Zr基块体非晶合金的力学性能，如硬度、强度、韧性等指标
4. 探究Zr基块体非晶合金的抗腐蚀性能及其在实际应用中的可行性。

三、研究内容
1. 块体非晶合金的制备：采用真空熔炼-铸造法制备Zr基块体非晶
合金，确定制备温度、熔炼时间和铸造条件，得到均匀的块状非晶态合
金样品。

2. 组织结构和相变分析：采用X射线衍射仪和差热分析仪等测试手段，分析样品的相组成、晶化温度和热稳定性。

3. 力学性能测试：测定样品的硬度、强度、延伸率和断裂韧性等力
学指标，分析材料的力学性能及其和组织结构的关系。

4. 抗腐蚀性能测试：利用电化学方法和盐雾实验等测试手段，研究Zr基块体非晶合金的耐腐蚀性和在不同环境下的耐久性。

四、研究意义
本研究不仅能够为Zr基块体非晶合金材料的开发和应用提供理论依据，同时还可以为材料科学和工程技术领域的进一步研究提供新思路和方法，推动块体非晶合金材料的发展和应用。

Zr基非晶合金微热压印实验研究

Zr基非晶合金微热压印实验研究郑夏;郑志镇;李建军【摘要】use of Micro-compression experiments, the hot embossing process of Zr35Cu17.5Al7.5Ni10 amorphous alloy under different temperature and extrusion speed has been studied. The factors in the micro-groove filled molding process have been analyzed. The process parameter equation which describes the micro -groove heat embossing has been found out by use of Poiseuille formula. The results show that hot embossing process can be affected by temperature, extrusion rate, and width of chute and thus the best range of process parameters can be obtained. The equation of hot embossing which contains the hot-pressing process parameters has been put forward. With Borne assumptions, some experimental phenomena have been explained, which can guide the setting of process parameters.%利用微正挤压试验,研究了Zr65Cu17.5Al7.5Ni10非晶合金试样在不同温度和挤压速度下的微热压印过程,分析影响微流槽填充成形的工艺因素,利用泊肃叶公式找到描述微流槽热压印过程的工艺参数方程.结果表明,热压印过程受温度、挤压速率、槽宽等因素的影响,进而可以得到最佳的工艺参数范围；用泊肃叶公式能够较好的描述微流槽填充过程,并可以得到包含微热压工艺参数的方程,结合一些假设,可以解释某些实验现象并指导工艺参数的设定.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】5页(P87-91)【关键词】机械制造;材料实验;大块非晶合金;微热压印;微流槽【作者】郑夏;郑志镇;李建军【作者单位】华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TG304聚合物的微细加工技术主要有微注射成形、微固化、微热压三种方法。

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ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４Ｃｈｉｎａ）
（２．ＷｕｈａｎＴｅｘｔｉｌｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｗｕｈａｎ４３００７４Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｍｅｔｈｏｄｔＯｓｔｕｄｙｔｈｅｍｉｃｒｏｆｏｒｍｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆａｂｕｌｋｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓ（ＢＭＧ）ｉｎｓｕｐｅｒｃｏｏｌｅｄｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｕｎｄｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏ－ｅｘｔｒｕｓｉｏｎｏｆＺ坫５Ｃｕ３ｏＡｌ１０Ｎｉ５ｕｎｄｅｒｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖｉｂｒａｔｉｎｇｆｉｅｌｄｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＤＥＦＯＲＭ－３Ｄｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｐｌｉｔｕｄｅｓ（３８Ｎ￣７６０Ｎ）ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ（０．１～２．０Ｈｚ）ａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ４５０Ｃ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｕｄｙｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎｌｅｎｇｔｈｏｆｂｕｌｋｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｉｓｅｆ — ｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｕｎｄｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｌｏａｄｉｎｇ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｏａｄｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ｂｕｔｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｍａｔｅｒｉａｌｌＯＳＳｍｏｄｕｌｕｓ，ｆｒｅｅｖｏｌｕｍｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｓｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｒｅｓｕＩｔｓＴｈｉｓ
ＡＳｔｕｄｙｏｎｍｉｃｒｏ — ｆｏｒｍｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆＺｒ５５ｂｕｌｋｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｕｎｄｅｒ
ｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖｉｂｒａｔｉｎｇｆｉｅｌｄ
明显增大；随着振幅的增大，流动长度先增大后趋向平稳。从材料损耗模量、自由体积理论和表面效应３个方面对该现象进行了分析，表明振动成形是一种提高非晶振动成形；有限元分析
中图分类号：ＴＧ３７６文献标识码：Ａ文章编号：１００７ — ２０１２（２０１５）０５ — ０１１８ — ０７
ＬＩＪｉｎ－ｙａｎｇＺＨＥＮＧＺｈｉｚｈｅｎＷＵＸｉａｏＬ ’ ＩＪｉａｎ－ｊｕｎ
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＤｉｅ＆Ｍｏｕｌｄ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ
Ｚｒ５５块体非晶合金在低频振动场下的微成形能力
（１．华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉４３００７４）李金阳郑志镇（２．武汉纺织大学，武汉４３００７４）吴晓，李建军
第２２卷第５期２０１５年１０月
塑性工程学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＰＬＡＳＴＩＣＩＴＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＶＯ１＿２２Ｎｏ．５
Ｏｃｔ．２０１５
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７ — ２０１２．２０１５．０５．０２１
摘要：通过设计的振动挤压侧向流动方案，对ｚｒ５５ｃｕ。ｏＡｌ。Ｎｉｓ块体非晶合金在过冷液态区的微成形能力进行了研
究。利用ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ有限元分析软件，对ｚｒ５５ｃｕＡ１ｏＮｉｓ块体非晶合金在振动场作用下的流动变形能力进行了数值模拟分析，在４５０ ℃下选取不同振幅３８Ｎ￣７６０Ｎ和不同频率０．１Ｈｚ～２．０Ｈｚ进行成形实验，测量了非晶合金在横向槽内的流动长度。结果表明，引入振动场可以有效提高非晶合金的微成形能力，随着频率的增大，流动长度