块体金属玻璃资料

DSC热力学性能分析
未氢化的BMG的DSC分析
氢化后的BMG的DSC分析
DSC热力学性能分析
①每条曲线上都出现了吸热峰和晶化放热峰，都具有明显的玻 璃转变和晶化过程。明显的玻璃转变和晶化反应进一步证明 了这些合金样品的非晶结构。
②随着加热速率的增加，玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx均向高 温区移动，其过冷液相区δT也逐渐变宽并向高温区移动。这 一现象说明玻璃转化和晶化均具有显著的动力学效应。加热 速率增加，块体金属玻璃的热力学稳定性增加。
❖ 经气相氢化处理后块体非晶合金仍然保持玻璃态结 构，对原子短程有序长程无序的排列并不产生影响 。
❖ 气相氢化处理后块体金属玻璃的屈服强度也未发生 改变。
❖ 通过对块体金属玻璃进行气相氢化处理可以 明显提高其塑性。
❖ 随着加热速率的增加，块体金属玻璃的热稳 定性增加。气相氢化处理并不改变块体非晶 合金的热稳定性。
能量状态不同的大量四面体间隙，有利于氢的占据。
微观结构
XRD 衍射 分析
试样性能 对比分析
热力学稳定性
DSC 热力 学性 能分 析
力学性能
准静态 压缩
力学性 能分析
扫描 电镜 断面 观察
来自百度文库RD衍射分析
❖ 由图可见：充氢前后的 BMG的X射线衍射图像 均为漫散峰，这说明： 充氢不改变原BMG的非 晶结构。
块体金属玻璃的制备和性能 研究
项目组员：戴良娟 张远航 马成斌
指导老师： 杜宇雷
高硬度
高弹性应 变
超高耐蚀 性
高断裂强 度
短程有序 长程无序 的无缺陷 玻璃态结
构
过冷液相 区超塑性
缺点：室温塑性差
如何改善 室温脆性
目前国际上主要采用 在块体金属玻璃基体 上引入第二相的方法， 形成块体金属玻璃复 合材料，使块体金属 玻璃的塑性较之前的 纯非晶块体金属玻璃 有大幅度提高，主要 的两种技术方法为内 生法和外加法。
Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5
基体成分选择
原因： ❖ 由于Zr基具有强大的玻璃形成能力和宽大的过冷液
相区，能够利用不太复杂的设备较为容易地制备出 质量很好的块体非晶合金。 ❖ 同时Zr基块体金属玻璃又显示出优异的力学性能， 高强度、超塑性、高弹性、高硬度、高耐磨性、高 耐腐蚀性和优异的加工成型性能，具有乐观的工业 应用前景。
BMG的力学性能分析
❖ 结果分析：
①在充氢前后BMG的屈服强 度变化不大；
②充氢前后塑性有明显变化。 充氢前的BMG几乎没有塑 性，充氢后的BMG塑性显 著提高。
扫描电镜断面观察
未氢化处理的块体金属玻璃
氢化处理的块体金属玻璃
实验结论
❖ 可对块体非晶合金材料进行气相氢化处理，也可对 任意形状的块体非晶合金结构件进行气相氢化处理 。
两大弊端！！
改变微观 结构
通过引入第二 相提高塑性
无法保证 全玻璃态
降低性能
难解决已成 型的构件
块体金属玻璃室温塑性改善的创新
❖ 新型的提高块体金属玻璃塑性方法的研制和开 发已是势在必行。
❖ 不是在块体金属玻璃中引入第二相改变材料本 身的性能来提高其塑性，而是通过对块体金属 玻璃结构件进行氢化处理来提高其塑性。
❖ 对块体金属玻璃进行氢化处理目前有两种方式： 电化学氢化，这种氢化方式时间长，而且对块 体金属玻璃基体有腐蚀作用；另一种是气相氢 化，能提高其塑性。
实验内容
微观结构
块体金属玻 璃试样制备
部分块体金 属玻璃试样 的氢化处理
性能对比分 析
热力学稳定性 力学性能
块体金属玻璃的成分选择
研究对象：Vitalloy 1 （vit1）
块体金属玻璃的制备
❖ 母合金熔炼
在高纯氩气保护下，利用 熔炼Ti纯金属去除腔内氧气， 利用水冷铜坩埚非自耗电弧 熔炼母合金。母合金至少熔 炼5次并进行电磁搅拌保证
成分的均匀。
❖ BMG成型
铜模喷铸-吸铸技术
金属纳米（非晶）制备与受控凝固 系统
BMG的氢化处理
❖ 气相氢化
主要思想
①块体金属玻璃中的Zr、Ti等元素与氢有较强的亲和力。 ②块体金属玻璃中的Ni等元素对氢的吸附有催化作用。 ③块体金属玻璃中存在大量的自由体积、短程有序结构中存在
③块体金属玻璃在充氢前后的DSC曲线基本保持一致，说明氢 化处理对块体金属玻璃的热力学稳定性无影响，金属玻璃氢 化处理后仍保持与之前一致的热力学稳定性。
BMG的力学性能分析
❖ 准静态压缩实验 单向压缩试验的应力状 态软性系数α=2，比拉 伸、扭转、弯曲的应力 状态都软，所以主要是 用于拉伸时显脆性的金 属材料的力学性能测定， 以显示该材料在塑形状 态下的力学性能。