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非晶合金因为内部没有晶界、位错滑移变形等晶体的结构特征,使其拥有独特的物化特性,在工程结构材料等领域拥有极高的应用潜力。然而一方面由于非晶合金的塑性变形主要依靠断口附近局部的剪切带,导致其宏观塑性应变很小。另一方面,受限于其制备成本、制备效率以及制备工艺复杂程度,难以通过常规金属制备手段获得大尺寸非晶合金,这些因素极大地限制了非晶合金商业化与工业化进程。针对以上几个问题,本文通过等温退火制备非晶合金复相材料(BMGCs)的方法,通过原位纳米相的强化作用提高非晶合金硬度、压缩强度、塑韧性等力学性能,探究适用于Cu-Zr-Al-Y系非晶合金的强韧化方法。本文另一个关注点是引入了自主设计的双室电磁水平连铸技术进行大尺寸非晶合金板材连续制备技术的研究。该技术可以大幅提高非晶合金的制备效率,对非晶合金工业化生产具有重要意义。(1)本文利用铜模喷铸法制备了(Cu47Zr45Al8)98.5Y1.5非晶合金,该成分具有较宽的过冷液相区间(ΔTx>80 K)以及接近2 GPa的压缩断裂强度。选取退火温度680 K、700K、720 K、740 K、760 K进行20 min等温退火热处理获得具有不同晶化程度的Cu-Zr-Al-Y非晶合金复相材料,并研究了其显微组织与力学性能的关系。结果表明:随退火温度增加,(Cu47Zr45Al8)98.5Y1.5非晶合金复相材料的晶化分数(Vf)上升,相转变进程为:非晶→非晶+Cu10Zr7→非晶+Cu10Zr7+AlCu2Zr+Al2Zr。晶化过程中结构弛豫与结晶相析出强化的共同作用能明显提高合金的显微硬度。680 K退火阶段612 nm大小的Cu10Zr7能够提高BMGCs的压缩断裂强度,达到1950 MPa。退火温度提高至700 K后,合金断裂强度略微下降,同时塑性增强。720760 K退火阶段,合金压缩断裂强度大幅度下降。合金断口表现出明显的韧断区与脆断区,随着退火温度升高,脆断区面积占比增加。(2)1 at.%的Nb元素添加能够增强(Cu47Zr45Al8)98.5Y1.5非晶合金的非晶形成能力与压缩断裂强度。相同温度退火后Nb1合金晶化程度明显小于Nb0合金。680 K等温退火30 min后非晶基体中析出1226 nm的纳米级Cu10Zr7,使得Nb1合金的压缩断裂强度提高至2080 MPa,800 K退火60 min后显微硬度达到712 HV。(3)以(Cu47Zr45Al8)98.5Y1.5合金为研究对象进行非晶合金板材连铸实验。通过分析过热度(浇注温度与合金液相线差值)对板材表面质量与显微组织的影响,发现当过热度选为120 K时,板材心部组织接近完全非晶,心部维氏硬度达到492 HV,断裂强度达到1525 MPa。电磁场的加入能够增强金属液充型能力以及改善非晶板材组织,当施加频率为18 KHz的高频电磁场后,板坯中非晶组织含量达到89.4%。总结出最优连铸工艺为保温时间1 min,拉/停循环模式为拉4 s/停4s,拉坯速率3 mm/s,冷却水流速为5 L/min,过热度120 K,电磁场频率18 KHz。