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Ce基非晶合金作为一种新型非晶合金,具有低于100℃的玻璃转化温度,并且在室温下的强度与超高强度的镁铝合金相近,而当温度达到100℃时,又表现出超塑性,又因保持金属特性亦被称为金属塑料。其具有潜在的应用前景和重要的研究价值,是研究合金热稳定、玻璃转变及室温变形的理想模型材料。 本文研究的主要内容有:首先在Ce-Al-Cu三元合金体系中,微量添加 Fe、Co元素,用铜模铸造法制备出 Ce70Al10Cu20、Ce69Al10Cu20Co1、Ce69Al10Cu20Fe1、Ce68Al10Cu20Fe1Co1非晶合金,利用XRD、DSC、纳米压痕等主要测试方法,研究微量元素添加对 Ce基非晶合金热稳定性及室温变形行为的影响。选用Ce69Al10Cu20Co1在333K下退火不同时间与在不同温度下退火1h,讨论不同退火工艺对 Ce基非晶合金的热稳定性和室温变形行为的影响,用有限元分析软件模拟铸态 Ce69Al10Cu20Co1非晶合金的压痕过程,分析 Ce基非晶合金在压痕过程中应力分布及变形行为。 利用XRD、DSC、纳米压痕等对四种非晶合金测试,比较发现微量元素 Fe、Co添加后,能够显著提高 Ce基非晶合金的形成能力及热稳定性,其模量和硬度也均有提高,而且同等添加1%Co比添加 Fe更能提高 Ce基非晶合金的热稳定性和致密度。利用DSC在不同加热速率下测试,可以看到 Ce基非晶合金玻璃转变和晶化出现了明显的动力学特征,玻璃转变符合 VFT方程拟合,晶化动力学符合 Kissinger方程拟合。通过对蠕变-时间曲线拟合,四种 Ce非晶合金蠕变-时间曲线与EVEN五组元吻合的比较好,并由 EVEN拟合出来的参数得到了四种非晶合金延迟谱。 通过对铸态 Ce69Al10Cu20Co1非晶合金进行不同退火工艺处理,测试结果表明,在玻璃转变以下333K等温退火 Ce基非晶合金仍为非晶结构,且随着退火时间的增加,热稳定性降低,合金的自由体积和缺陷浓度逐渐减少,致密度增加。在玻璃转化温度以上退火1h时,Ce基非晶合金中便出现了晶化现象。利用有限元方法对铸态Ce69Al10Cu20Co1合金的纳米压痕过程进行模拟,可以看出材料模型的应力分布及变形情况,通过2D、3D模拟与实验所得到的载荷-位移曲线对比,3D模拟得到的载荷-位移曲线与实验得到的载荷-位移曲线吻合比较好,说明3D有限元模拟比2D有限元模拟更与实际情况接近。