【摘 要】
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Mg基块体金属玻璃具有轻质、高比强度、低成本等优点而成为研究热点。本文针对Mg基块体金属玻璃对冷速敏感、组织不均匀、室温脆性极大等关键问题开展系统的实验研究,得到如
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Mg基块体金属玻璃具有轻质、高比强度、低成本等优点而成为研究热点。本文针对Mg基块体金属玻璃对冷速敏感、组织不均匀、室温脆性极大等关键问题开展系统的实验研究,得到如下主要结果:
(1)发明了基于Bridgman工艺的Mg基块体金属玻璃内生复合材料制备方法,攻克了Mg基块体金属玻璃对冷速敏感的难题。利用Bridgman快速凝固,可以有效控制热量沿轴向传递,通过调控温度梯度和抽拉速率可以精确控制冷却速率,进而调控内生相体积分数、形态、尺度和分布,获得组织性能均匀的块体金属玻璃复合材料。采用抽拉速率为3mm/s的LMC工艺制备的Mg70Cu8.33Ni8.33Gd8.34Zn5复合材料的强度和塑性分别为1028MPa和12.4%。
(2)发明金属间化合物内生相替代固溶体内生相的Mg基块体金属玻璃复合材料,在显著改善室温脆性的同时保持高强度。金属间化合物相的强度和硬度远高于固溶体相,不降低金属玻璃的强度,却能有效地抑制形变过程中金属玻璃基体的局域剪切失稳扩展,成为剪切带的“形核质点”改变剪切带的分布,促进多重剪切带的形成,从而“激发”BMG基体本身的塑性。
(3)采用电化学测试发现金属玻璃的耐腐蚀性能最好,复合材料略低,晶态合金最差。内生相与基体间的电位差影响复合材料的耐腐蚀性能,低电位的内生相成为牺牲阳极保护玻璃基体,高电位的内生相则加速基体的腐蚀速率。BMG的电化学腐蚀电流密度为0.017mA/cm2,固溶体和金属间化合物内生复合材料分别增至0.091mA/cm2和0.485mA/cm2,均显著低于镁合金AZ31的1.326mA/cm2。
(4)通过添加微量合金元素,在Mg-BMG表面形成均匀、致密的钝化膜,可以进一步提高耐腐蚀性能。在Mg65Cu20Y10Zn5中添加2at.%Ti电化学腐蚀电流密度由0.061mA/cm2降低到0.032mA/cm2,腐蚀电位由-0.95V正移到-0.89V,腐蚀钝化区的范围由0.09V增加到0.35V。
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