【摘 要】
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块体金属玻璃(BMG)具有长程无序、短程有序的独特原子结构,表现为高强、高硬、良好的耐磨性等优异的力学性能,但严重的室温脆性限制了其实际应用。我国拥有十分丰富的稀土矿
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块体金属玻璃(BMG)具有长程无序、短程有序的独特原子结构,表现为高强、高硬、良好的耐磨性等优异的力学性能,但严重的室温脆性限制了其实际应用。我国拥有十分丰富的稀土矿藏,储量和产量均位于世界首位,La和Ce作为地壳中含量最多的两种稀土元素,经常与其他稀土元素伴生于稀土矿藏内,有必要通过进一步研究将资源优势转化为产业优势。本文首次探索了通过连续钨丝(Wf)复合增韧La-BMG的可行性。通过分析La-BMG的性能及Wf/La-BMG复合材料界面结合和析出相,探索出了具有明显室温压缩塑性的Wf/La-BMG复合材料。成功在低强度基体条件下获得了高强度复合材料:La-BMG(仅628MPa)的连续Wf(~2300MPa)复合材料具有高强度(2814MPa),明显优于Zr-BMG(高达1900MPa)的连续Wf复合材料强度(~2600MPa)。主要结论如下:(1)通过DSC和变温XRD曲线分析表明:随着温度升高,La-BMG开始析出α-La相,然后析出A13La相。La-BMG室温断裂强度约628MPa,表现为具有脉状花样的绝热剪切断裂。(2)首次探索出大尺寸、界面结合良好、组织致密均匀一致的Wf/La-BMG复合材料,其中复合材料界面以原子相互扩散溶解的物理结合方式结合(厚度~10μm)。Wf/La-BMG复合材料压缩强度高达2814MPa,优于Wf/Zr-BMG复合材料(~2600MPa),同时获得了明显的室温压缩塑性(总应变10.3%),表现为钨丝纤维组织撕裂的塑性断裂模式。(3)随着增强相Wf体积分数(V)的提高,Wf/La-BMG复合材料压缩强度和总应变随之提高:Vwf为50%时,为脆性断裂方式;Vwf为75%时,应变可达13.5%,强度为1929MPa,断裂模式转变为钨丝纤维组织撕裂特征。同时建立了 Wf体积分数与性能之间的关系。
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