相分离Cu-Zr-Al-Nb非晶合金的塑性变形行为及增韧机理
Plastic deformation behavior and toughening mechanism of phase-separated Cu-Zr-Al-Nb amorphous alloy
陈双双 1崔家乐 2邢栋 2边博凯 2洪泽源 2程万林 3苑和锋4
作者信息
- 1. 安徽工业大学 材料科学与工程学院,马鞍山 243032;安徽工业大学 教育部先进金属材料绿色制造与表面技术重点实验室,马鞍山 243002;宁波兴业盛泰集团有限公司,宁波 315336
- 2. 安徽工业大学 材料科学与工程学院,马鞍山 243032
- 3. 宁波兴业盛泰集团有限公司,宁波 315336
- 4. 宁波兴业盛泰集团有限公司,宁波 315336;南京航空航天大学 材料科学与技术学院,南京 211106
- 折叠
摘要
本文采用铜模喷铸法制备Cu48-xZr46.2Al5.8Nbx(x=0,1.5,3)系列非晶合金,研究了Nb元素的添加对其微观结构和力学性能的影响.结果表明:随着Nb含量的增加,合金成分向两个非晶相的亚稳混溶间隙移动.当Nb含量为3%(摩尔分数)时,在快速凝固的过程中发生相分离,形成富Cu和富Zr非晶相.相分离非晶合金表现出良好的力学性能,其抗压强度和塑性应变分别达到(2193±14)MPa和(11.98±2.25)%.相分离非晶合金的塑性变形能力与两个非晶相之间的剪切模量差异(∆G)大小有关;当∆G较小时,"剪切转变区"的形成动力学很相似,它们就会往相邻的非晶相扩展,最终使剪切带分布在整个材料表面.
Abstract
In this study,Cu48-xZr46.2Al5.8Nbx(x=0,1.5,3)amorphous alloys were prepared via copper-mold injection casting method and the effect of Nb element addition on their microstructures and mechanical properties were investigated.The results show that,as the Nb content increases,the alloy composition shifts toward the metastable miscibility gap of the two glassy phases.When the Nb content is 3%(mole fraction),phase separation into Cu-rich and Zr-rich glassy phases takes place during rapid solidification.The bulk amorphous alloy composed of two glassy phases exhibits good mechanical properties,with compressive strength and plastic strain of(2193±14)MPa and(11.98±2.25)%,respectively.The plastic deformation ability of phase-separated amorphous alloys is closely related to the difference in shear modulus(∆G)between two amorphous phases.When(∆G)is small,the formation dynamics of the"shear transition zones"will be very similar,and they can propagate into adjacent amorphous phase,ultimately leading to the distribution of the shear bands throughout the material surface.
关键词
非晶合金/相分离/塑性/剪切带/剪切模量Key words
amorphous alloy/phase separation/plasticity/shear band/shear modulus引用本文复制引用
基金项目
安徽省重点研发计划资助项目(202004b11020010)
科技部特殊服役环境的智能装备制造国际科技合作基地重点类开放课题(ISTC2022KF01)
安徽省教育厅自然科学基金资助项目(2023AH051111)
教育部先进金属材料绿色制造与表面技术重点实验室开放课题(GFST2022ZR10)
大学生创新创业训练计划资助项目(202210360025)
大学生创新创业训练计划资助项目(S202210360182)
出版年
2024
NETL
NSTL
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