Ce基非晶合金制备及室温变形行为的研究_罗茂良

材料热处理技术Material&HeatTreatment2010年5月

Ce基非晶合金制备及室温变形行为的研究

罗茂良1,李维火1,孙晓林2

(1.安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山243002;2.长春高新信息产业有限公司,吉林长春130012)

摘

要：采用铜模吸铸法制备准2mm的Ce70Al10Cu20、Ce69Al10Cu20Co1和Ce69Al10Cu20Ag1合金棒材。利用X射线衍射

(XRD)、示差扫描量热法(DSC)和纳米压痕法(Nanoindentation)研究添加元素Ag、Co对Ce基非晶合金形成能力、热稳

定性及室温变形行为的影响。结果表明，添加Ag、Co能显著提高Ce基非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性能。

Ce70Al10Cu20和Ce69Al10Cu20Ag1合金在高加载速率下出现锯齿流变；而Ce69Al10Cu20Co1合金在实验加载速率下表现为连

续塑性变形。此外，三种Ce基非晶合金在压痕保载段均出现明显的蠕变现象且蠕变量随加载速率增加而增大。

关键词：块体非晶合金；玻璃形成能力；纳米压痕；蠕变；锯齿流变中图分类号：TB383

文献标识码：A

文章编号：1001-3814(2010)10-0102-04

StudyonPreparationandRoomTemperatureDeformationBehavior

ofCe-basedBulkAmorphousAlloys

LUOMaoliang1,LIWeihuo1,SUNXiaolin2

(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,AnhuiUniversityofTechnology,Maanshan243002,China;2.ChangchunHitechInformationIndustryCo.,Ltd.,Changchun130012,China)

Abstract：TheCe-basedbulkamorphousalloyswith准2mmwerepreparedbycoppermouldmethodsuctioncasting.Theglass-formingability,thermalstabilityanddeformationbehaviorofCe-basedbulkamorphousalloyswereinvestigatedbyX-raydiffraction(XRD),differentialscanningcalorimetry(DSC)andnano-indentation.TheresultsshowthattheadditionofCoorAgcouldeffectivelyenhanceglass-formingability,thermalstability.TheserratedflowisobservedinCe70Al10Cu20andCe69Al10Cu20Ag1alloysathighloadingrate.However,Ce69Al10Cu20Co1alloyexhibitsacontinuousplasticdeformation.Anobviouscreepdisplacementisobservedduringholding-loadsegmentunderthemaximumloadforthethreealloys,andthemagnitudeofcreepduringholding-loadincreaseswiththeincreaseofloadingrate.

Keywords：bulkamorphousalloys;glassformingability;nano-indentation;creep;serrationflow

自2004年中科院物理所[1]开发出Ce-Al-Cu三元非晶合金以来，由于其极低玻璃转变温度(低于

相区中具有超塑性，然而在室温下宏观压缩曲线上表现为脆性断裂，其变形机理还有待研究。最近采用纳米压痕法研究非晶合金的变形行为受到广泛地关注[6-11]，这是由于压痕测试条件下，材料变形受周围未变形区限制，测试样品可发生显著塑性变形，为研究脆性非晶合金的变形过程提供有价值的信息。纳米压痕试验法通过连续控制和记录加卸载时的载荷和位移数据，可以得到材料压痕硬度、杨氏模量、压痕蠕变、压痕松弛和断裂韧性等力学性能指标。与传统硬度试验相比，纳米压痕测试所需的材料体积小，可以在同一样品上进行大量试验。一方面减少了精力、财力的耗费，同时也避免了宏观测试法中不同样品之间可能存在的问题[12]。

本研究在三元Ce70Al10Cu20非晶合金中掺杂

100℃)，在沸水中具有超塑性，可以像塑料一样进行

复杂的变形加工，被称为金属塑料。由于其集塑料和金属的特点于一身，具有潜在的科学研究和应用前景，因而受到广泛关注。然而，由于三元Ce-Al-Cu合金玻璃形成能力十分有限，其最大形成直径仅为

2mm，这也限制其在各方面的应用。最近研究表明，

通过微合金化掺杂可大大提高非晶合金的形成能力，如通过掺杂法可以使Mg基[2]、Cu基[3]及Fe基[4]非晶合金的尺寸达到厘米级。

前期研究表明

[1，5]

，尽管Ce基非晶合金在过冷液

收稿日期:2009-11-20

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50701001)

作者简介:罗茂良(1982-),男,四川遂宁人,硕士研究生,主要从事非晶

合金的形成及性能研究;电话:13866839749;

Ag、Co元素，分析了非晶形成热力学参数，探讨了Ag、Co元素对Ce基玻璃形成能力和热稳定性的

影响，利用纳米压痕法测试了室温Ce基非晶合金

E-mail:whli@

102HotWorkingTechnology2010,Vol.39,No.10

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