材料科学 毕业设计精品.ppt

优选文档
8
研究意义
• 通过科学评价局部热效应与塑性流动在 塑性变形诱导非晶合金晶化过程中的主 导地位，为从根本上揭示塑性变形诱导 非晶合金晶化的微观机制指明研究方向， 从而使得在原子尺度上认识塑性变形过 程中合金原子的扩散特征更具针对性。
• 为制备新型非晶基复合材料提供理论依 据。通过适当的塑性变形实现非晶合金 的晶化，从而获得需要的材料性能。
←-- 放热 热流(mw/mg)
(a)
ε=95%
ε=90%
ε=80%
ε=30%
ε=20% ε=10%
As-cast
660 680 700 720 740 760 780 800 820 840
温度 (K)
优选文档 铸态和一些轧制试样的XRD1图6
• 右图中，在变形量为 10%时，放热焓降低，这 表明初步的轧制使原子更加 有序。随着变形量的不断增 加，放热焓上下反复波动， 整体趋于减小。需要指出的 是，由于实验数据有限，并 且在数据处理过程中DSC 基线的误差，
优选文档
9
实验部分
实 验
原始母合 金铸锭
流
程
图
熔炼，铜
模吸铸法
大块非 晶合金
轧制处理
X-射线衍 射分析 (XRD)
优选文档
扫描电镜 分析
（SEM）
高分辨 透射 电镜分析 （HREM）
差示扫描 量热
分析仪 (DSC)
10
实验步骤
• 合金成分的选择
• 原始母合金铸锭的 配制
• 块体非晶试样的制
备
合金料
毕业设计
太原科技大学 王鲁东
优选文档
1
轧制对Zr60Al15Ni25块体 非晶合金微观结构的影响
优选文档
2
内容提要
• 论文的提出 • 文献综述 • 论文研究的目的及意义 • 实验部分 • 实验结果分析 • 主要结论
优选文档
3
论文的提出
Biblioteka Baidu
• 非晶合金具有一系列优异的性能，但其在热力 学上处于亚稳态，加热至一定的温度时将发生 晶化。另外，人们发现了塑性变形同样能够诱
的玻璃形成能力（GFA）就越大。
优选文档
13
• 如右图示，可以看出，
随变形量的增大，TeTx呈上下反复波动变化，
总体下降。也就是说， 与铸态相比，轧制试样 晶化过程较短，晶化速 率高，这表明轧制样品 比铸态有着更有序的原 子结构，使其在后来加 热晶化过程中晶化较为
容易。
Te-Tx/K
80
75
70
65
Z相r变60的Alε1拐5N点i2并5非不晶一合定金就发是生
本文所提供的确切数值，但 这些数据足以反映出微观结 构发生变化的趋势。
放热焓（ΔH/Jg-1）
104 (b)
100
96
92
88 0% 10%20%30%40%50%60%70%80%90%95%
轧制变形量 ε（% ）
通过Lorentz模拟得到的相应主衍射峰
导非晶合金的晶化，并且有望成为制备新型非
晶基复合材料的有效手段之一。非晶合金在工
程应用中，不可避免地将发生塑性变形，其产 生的结构变化会对材料的各种性能产生明显的
影响。因此，了解塑性变形诱导非晶合金晶化
的微观机制具有重要的科学意义和工程应用价 值。
优选文档
4
文献综述
大块非晶合金的制备 • 迄今为止已用于制备大块非晶合金
• 型大块非晶合金至少有3个组元，这些组元都 为普通金属元素
优选文档
6
大块非晶合金的晶化及其晶化途径
• 非晶相的吉布斯自由能高于相应的晶态相，因此非晶 合金的原子在热力学上处于亚稳态，在适当的条件下 （如加热或塑性变形），它就要向能量较低的亚稳非 晶态或平衡晶态转变 。
• 非晶合金的晶化是一个形核和长大过程，其驱动力为 非晶相和结晶相之间的自由能差。
• 轧制处理
冷却水
优选文档
熔炼炉体 电弧 铜模
水冷套 真空容器
阀门 11
微观结构测试 • XRD检测 • 扫描电镜分析（SEM ） • 高分辨透射电镜分析（HREM） • DSC测试
优选文档
12
实验结果及分析
Zr60Al15Ni25非晶合金轧制后的热稳定性 • 非晶合金的稳定性分热稳定性和机械稳定性。
优选文档
15
右图为铸态和一些轧制试样 的DSC曲线，所有的曲线都有 一个表征玻璃化转变的吸热峰 和随后的晶化放热峰，通过计 算放热部分的面积，得到各种 变形量的晶化放热焓。放热焓 表征晶化过程中能量变化，因 此，可以用来度量原子的有序 或无序度。放热焓越大，表明 原合金原子组态的有序度越低， 相反则原子组态的有序度越高。
的缓冷凝固工艺通常有高压压铸法、 水淬法、铜模铸造法、电弧熔炼法、 定向区熔法和吸铸法等。其中水淬 法和铜模吸铸法最为常用。
优选文档
5
大块非晶合金的结构特征
• 只存在小区间内短程有序，近邻和次近邻的 原子键合
• 其结构与液态很相似，不存在成分偏析、夹 杂物和第二相
• 作为一种亚稳态材料，室温下非晶相与晶化 相之间存在着很大的自由焓差，在适当条件 下，非晶相必然发生向稳定的晶态结构转变
• 其晶化途径主要有加热诱导非晶合金的晶化和塑性变 形诱导非晶合金的晶化
优选文档
7
本文的研究内容及意义
研究内容
• 1）塑性变形对非晶合金热稳定性的影响，以 探讨非晶合金机械稳定性与热稳定性区别与 联系。
• 2）研究了大块非晶合金的塑性变形机制。 • 3）研究了大块非晶合金在塑性变形过程中微
观结构的变化。
60
55
50 0% 10%20%30%40%50%60%70%80%90%95%
轧制变形量 ε（% ）
优选文档
Te-Tx与ε变化关系图 14
轧制过程中的微观结构变化
• 低应变速率的轧制使Zr60Al15Ni25合金原 子组态发生了有序化和无序化之间的可 逆相变。整体趋向于有序，发生了晶化。 这个过程是扩散控制的有序化和剪切应 力诱导的无序化两个相反过程竞争选择 的结果。
优选文档
的FWHM值
17
• 右图为轧制变形量为 ε
= 30 %的Zr60Al15Ni25非晶合 金在室温轧制后条带中心部
分区域的SEM图。从图中
可以看出，在非晶基体上分
• 非晶合金的原子在热力学上处于亚稳态，在适当的条 件下，它就要向能量较低的亚稳非晶态或平衡晶态转 变。在较低的温度下，一般向较稳定的亚稳非晶态转 变，这个过程称为结构驰豫。
• 非晶合金在加热过程中，首先发生玻璃化转变（吸热 过程），随后发生晶化（放热过程）。一般用过冷液
相区∆Tx来表征非晶合金的热稳定性。一般来说， ∆Tx越大，表明非晶合金的热稳定性越好，相应合金