半固态处理对块体金属玻璃基复合材料组织结构和力学性能的影响

如何改善金属玻璃的拉伸塑性是一个关键的材料科学与工程问题，本课题提出在块体金属玻璃基体中原位析出塑性晶体相提高拉伸塑性的技术路线，其关键是合金成分的设计和半固态处理。本课题选择Cu50-xMxZr50-yAly体系，通过调整高熔点合金元素M（Nb、Ta、Ti）和Al的含量，使其在半固态等温处理过程先析出塑性晶体相，先析出相的体积分数、形貌和分布可通过合金成分设计和半固态处理工艺调整，同时剩余液体要有强的玻璃形成能力，在快速冷却时形成玻璃基体，得到塑性相增韧的金属玻璃基复合材料。主要研究：合金化对先析出相的晶体结构、力学性能和体积分数的影响；半固态处理过程塑性相的尺寸、形貌和分布的演变规律；内生晶体相的尺寸、剪切模量与金属玻璃的力学性能的匹配关系。旨在确定金属玻璃基复合材料的成分-结构-力学性能之间的关系，建立塑性相的析出动力学模型，揭示塑性相提高金属玻璃的拉伸塑性的机理。

本课题选择了几种Zr、Cu和Ti基非晶合金,研究了合金化对非晶合金基复合材料的微观组织和力学性能的影响规律, 优化并制备出几种具有室温塑性的非晶基复合材料；开发了（Zr0.72Cu0.165Ni0.115）88Al12合金试样发现了大塑性，其压缩塑性变形为20.56%，同时该合金的断裂强度为2030.7 MPa，表现出优异的综合力学性能；(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20非晶基复合材料的压缩屈服强度为 1504MPa，断裂强度为 2582MPa，塑性应变为15%，并表现出强烈的加工硬化。研究了半固态处理工艺对非晶合金组织、力学性能和热稳定性的影响，考查了原位自生塑性晶体相的几何特征和体积分数、与非晶基体界面结合情况与复合材料的微观组织结构和力学性能之间的关系；比较系统地研究了原料纯度、熔体净化工艺、弛豫及退火热处理、熔体过热处理、铸造温度、保温时间、和冷却速度、尺寸效应等制备工艺条件对非晶合金及其复合材料的组织、热稳定性和力学性能的影响。