论文部分内容阅读
非晶合金具有一系列优异的性能,但其在热力学上处于亚稳态,加热至一定的温度时将发生晶化。晶化后均匀分布在非晶合金基体上的纳米晶能够大大改善非晶合金的性能,如力学性能和软磁性能。因此,晶化动力学研究成为非晶合金领域内的热点之一。另外,人们发现了塑性变形同样能够诱导非晶合金的晶化,并且有望成为制备新型非晶基复合材料的有效手段之一。另外,非晶合金在工程应用中,不可避免地将发生塑性变形,其产生的结构变化会对材料的各种性能产生明显的影响。因此,了解塑性变形诱导非晶合金晶化的微观机制具有重要的科学意义和工程应用价值。本文利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HREM)观察了室温轧制后非晶合金微观结构的变化,用维氏硬度仪测量了不同轧制变形量的非晶合金的硬度变化,利用DSC研究了非晶合金的热稳定性和自由体积变化。系统地分析了微观结构变化的原因及其对力学性能的影响。在此基础上,探讨了塑性变形诱导非晶合金晶化动力学。得到了下述主要结论：低应变速率(10-4～10-5s-1)的轧制使Zr60Al15Ni25非晶基体出现了剪切带。在剪切带内,合金原子组态发生了有序化和无序化之间的可逆相变,总体趋于有序。这种可逆相变是扩散控制的有序化和剪切应力诱导的无序化两个相反过程竞争选择的结果。当轧制使非晶合金有序时,晶核在这些短程有序区更容易形成,这造成了非晶合金的热稳定性降低,因此经轧制后Zr60Al15Ni25非晶合金更容易发生晶化。HREM结果表明经轧制变形的非晶合金剪切带内发生了晶化。在塑性变形过程中,当自由体积的产生速率大于湮灭速率时,合金中自由体积量增加。这些新产生的过量的自由体积在变形终止后可能聚集为(亚)纳米空洞,空洞的存在破坏了非晶合金基体的连续性,导致粘度降低,硬度下降。室温轧制过程中非晶合金微观结构变化的主要动力为塑性变形过程中的粘性流动,这主要源于自由体积升高和粘度的降低。局部热效应在塑性变形诱导非晶合金的晶化过程中似乎并不发生作用,或者说它至少并不是一个决定因素。