Zr基块体非晶合金疲劳性能和冲击性能研究

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非晶态合金具有极高的强度、硬度和优异的耐蚀、耐磨等性能,还表现出优良的软磁性、超导性以及低磁损耗等特点,在电子、机械和化工等行业具有广泛的应用前景,并且随着理论研究的深入,其应用范围不断扩大。本文选用Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金材料,采用拉-拉疲劳试验和三点弯曲疲劳试验方法研究了其疲劳性能,同时对该块体非晶合金的冲击性能进行了系统研究。用非自耗电弧熔炼与铜模铸造相结合的技术,制备了Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金材料,加工后得到疲劳和冲击样品。在不同的温度下对冲击试样进行退火处理,得到需要的铸态、弛豫态和晶化态的合金。疲劳和冲击实验后进行试样的断口形貌分析,进而深入研究锆基块体非晶合金的疲劳和冲击性能。并使用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微分析法(SEM)和硬度、拉伸力学性能测试技术,对该非晶合金进行了表征。疲劳试验结果表明,在应力比为0.1和频率为30Hz的拉-拉疲劳试验条件下,Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金的疲劳极限值为712.5MPa;合金中的显微缺陷对其耐疲劳性能影响很大,三点弯曲疲劳试验时,由于Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金存在微孔、夹杂物等铸造缺陷对疲劳性能的影响较大,当应力取400MPa时,仍然不能达到规定的循环次数。对疲劳试验后的断口形貌、疲劳裂纹萌生机制、裂纹扩展、循环软化和循环硬化进行了系统的分析。对铸态、弛豫态和晶化态的Zr基非晶合金进行了冲击试验,结果表明,铸态下Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金的冲击性能好于弛豫态和晶态合金的冲击性能。
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