（材料加工工程专业论文）铜钛基金属玻璃的耐磨性研究.pdf

郑州大学硕士论文 摘要 大块金属玻璃独特的高强度、高硬度和良好韧性等优异的性能特点，使其 成为一种极具应用前景的工程材料，对金属玻璃力学行为的研究是其工程应用的 重要基础之一。块状金属玻璃力学性能的研究还处在初级阶段，不但试验数据不 够齐全，且有矛盾之处，即便是对某一具体性能现象的分析也还只是泛泛而谈， 尚无系统的理论形成。所以，对作为未来优异结构材料的块状金属玻璃的性能的 研究应该是以后几年甚至几十年的热门课题。可以预测，块状金属玻璃力学性能 及机理研究的蓬勃发展终将带来结构材料的又一次大革命了。对金属而言，高的 强度和硬度往往意味着好的耐磨性，所以研究金属玻璃特别是块状金属玻璃的耐 磨性也很有必要。本文利用差热扫描热分析仪( d s c ) 析了 t i 4 l5 z r 25 h 6 c l l 4 2 5 n h s i l 金属玻璃的晶化动力学；采用x r a y 衍射仪分析了 t i 4 l 5 z r 25 h f 5 c l 】4 2 5 n h s i l 金属玻璃连续升温时的晶化过程；利用万能实验机和显 微硬度计研究了退火对t i 4 l 5 z r 25 h 6 c u 4 2 5 n 如s i l 金属玻璃的力学性能的影响；并 使用磨损实验机、扫描电镜( s e m ) 、原子力显微镜( a f m ) 研究了 t i 4 15 玩5 h f 5 c 5 n h s i l 金属玻璃及其经7 0 0 k ，7 7 3 k 保温1 5 m i n 后的耐磨性能。 根据不同升温速率的d s c 曲线，用融s s i n g e r 方法计算 t i 4 l5 z r 25 h f 5 c u 4 25 n 饥s i l 的玻璃转变和晶化的表观激活能分别为7 1 8 6 l ( j m o l 1 和2 7 4 5k j m o l 。t “15 z r 25 h 6 c u 4 25 n i 75 s i l 金属玻璃连续升温时发生晶化的过程 为：a m 沁n o r i h o u s ) 寸4 + c 心您寸彳所”+ c “4 飓+ c u o l s k t i 寸 爿m ”+ c 鸦+ c “o l 甄9 n + c “n 4 历+ c “n + c “o 】瓯9 n t i 4 l 5 z r 25 h f 5 c u 4 25 n i 75 s “金属玻璃经等温退火后，其显微硬度值随着退火温 度的升高而增加，压缩断裂也由弹性一塑性的应力一应变行为转变为压缩变形全 部为弹性变形没有塑性变形的断裂；断裂特征也由塑性断裂转交成由非晶基体 控制的解理断裂、由析出相控制的脆性断裂。 耐磨性实验研究表明，t “l5 z r 25 h b c u 4 25 n i 75 s i l 金属玻璃及退火试样的重量 损失均与行程成线性关系；7 7 3 k 退火的t k5 z r 25 h f 5 c u 4 2 5 n 协s i l 金属玻璃的耐 塑坚堡主笙苎 磨性最好，7 0 0 k 退火的试样次之，铸态最差，耐磨性符合晶体材料的磨料磨损 简化模型。退火后由于晶化相的出现，致使其磨损机理也发生了变化。 关键词：块状金属玻璃；晶化；显微硬度；断裂强度；耐磨性 郑州大学硕士论文 a b s t r a c t b u l km “l i cg l a s sb e c a m eag o o da p p l i c 砒i o nq ) p o n h i e s e n g i n e e r i n g 删a l s ，b e c a u s eo fh i 曲蛳n g ma n dh i 曲h a r d n e s sa n ds u p e r i o rt o u 曲n e s s ，s ot h e 咖d y i n go fi t sm e c h 铷b i c a lb e h 锺v i o ri so n eo fi 芏n p o n 加tb a s ef o re n 西n e 娟n g a p p l i c a 士i o n a c c o r d i n gt oc r y s t a l l 血em 就a l l i ca l l o y s ，h i g hh a r d l l e s sa n dt o u 粤置m e s s e x p e c t e ds u p e r i o rw e a rp r o p e m e s ，s oi t i sn e c e s s a r yt 0s t u d yw e a rr e s i s t a i l c eo f m e t a l l i c 百a s s i nt 1 1 i s p a p e r ，t h ec r y s 诅l l i z a t i o n k i n e t i c so ft h e t i 4 l5 z r 2s h 6 c l l 4 2 5 n 协s i lm c 诅1 1 i c 四a s sw a si n v e s t i g a t e db yd i 雎r e n t i a ls c a t l i l i i l g c a i o r i m e 奶，( d s c ) ，t h ec r y s t a l l i z a t i o np r o c e s so ft h 5 z r 25 h f 5 c l l 4 25 n i 7 5 s i lm e t a l l i c g l a s s 、v a s 证v e s t i g a t e db yx r a yd i f h a c t o m e 仃y ，e f r e c t so fa n n e a l i i l go nt l l e m e c h a n i c a lp r o p e n i e so ft i 4 l 5 z r 25 h f 5 c 5 n 讥s i lm e t a l i i cg l a s s 、a si n e a s u r e db y m i c r o h a m n e s st e s t e ra n dm e c h a l l i c a lt e s tm a c h i l l e ，a 1 1 dt h ea b r 踮i v ew e a rp m p e n i e s o ft i 4 l5 盈5 h f 5 c u 4 2 5 n i 7 5 s i lm e t a l l i cg l a s sa n d 籼e a l e di s o t l l e i i n a l l ya t7 0 0 ka t l d 7 7 3 kf o r1 5m i n u t e sr e s p e c t i v e l yw e r ei n v e s t i g a t e db yp i o n d i s cm e a s l l r e n ”m 锄d s c a n n m ge l e c t r o ni i l i c r o s c o p e ( s e m ) a n da t o mf o r c em i c r o s c o p e ( a f m ) a c c o r d j n gt 0 血ed s cc u r v e sa td i 腩r e r l th e a t 堍r a t e sa 1 1 dt i l em o d i f i e d k i s s i l l g e rl a w ，龇a p p a r e ma c t i v a t i o ne n e r g yo f t ga 1 1 dt xw e r e7 1 8 6 l ( j m o l 。1a i l d 2 7 4 5k j m o l r e s p e c t i v e l y t h ec r y s t a l l iz a _ t i o nf o 】姐o ft i 4 l 5 z r 25 h f 5 c 1 1 4 25 n 饥s i l m e t a l l i c g l a s s o c c u ”e d t h r o u g h f o l l r s 诅g e s a s f o l l o w s ： a m ( a m o r i ) h o u s ) 寸爿彬+ c 甜4 琨4 + c 蝴强+ c u o l s i l9 t i 斗 一聊”+ 吼如+ 1 瓯9 力+ 国竹一彳历+ 乃+ 1 戳9 乃 t h ei n i c r oh 盯d n e s so ft 讥5 如5 h b c u 蛇5 n i 7 5 s i lm e t a l l i cg l a s sw e r ei n c r e a s e d b e c a u s eo ft h ei 1 1 c r e a s e do fa 1 1 1 l e a l e d t e m p c m t u r c ，a n dm ec 1 1 a m c t e ro fc o m p r e s s f a i l u r e 订a 1 1 s l a t e d 疗d m e l a s t i c i 哆_ p l a s t i c i t y t o e l a s t i c i t yd e f o n a t i o n 耐t h o u t p l a s t i c i t y ，锄dt l l ec h a r a 曲e r so f 如c t i l 】旧t r 趾s l a t c d 舶me l a s t i d t yt oc l e a v a g ea n d 州t i l et 1 1 a tw e r ed e t e 哪i n e db y 锄o r p h o u sa 1 1 dc r y s t a l l i l l ep h a s e r e s p e c t i v c l y a b r a s i v ew e a ro ft i 4 l5 z r 2 5 h f 5 c l l 4 25 n i 75 s i i m e t a l l i cg l a s sa l l dm ea n n e a l e d i i i 郑卅f 大学硕士论立 s a m p l e ss h o wt h a tm e 、e a rl o s so fa l ls a n l p l e si n c r e a s ea l i r l o s tl i n e a r l y 埘t 1 1t l 】e s l i d i n gd i s t a n c e ，t h ew e a r r e s i s t a l l c ei i l c r e a s e si nt h eo r d e r ：a n n e a l e da t7 7 3k ， a n l l e a l e da t7 0 0 k ，a sc a s t i n g i tc a nb es a r i z c d 也a tt 1 1 es i i n p l ea h i v ew e a r m o d e lc a nb eu s e dn o to n l yf o rc r y s t a l l i n ea l l o y ，b u ta l s 0f o r 蛐e a l e dm e t a l l i cg l a s s a sw e t h ew e a rm e c h a n i s mb e t w e e na n r l e a l e ds a m p l ea 1 1 dc a s t i n gs a l p l ei s d i 丘b r e n tb e c a u s eo f t b ec d ，s 扭n i z a l i o np h a s e k e yw o r d s ：b u l km e t a l l i cg l a s s ，c r y s t a l l i z a t i o 坞m i c r o h a r d n e s s ，f a c t u r ei n t e n s i t y ， w e a rr _ e s i s t a n c e 郑重声明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄 袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则，本人愿意承担由此产生的一切 法律责任和法律后果，特此郑重声明。 学位论文作者( 签名) 绷为 ，2 一f 年月彳日 郑州大学顶士学位论文 1 1 金属玻璃的发展 第一章绪论 金属玻璃又称为非晶态合金，非晶态材料相对于晶态材料而言，是固体物质 的另一种结构状态。非品态材料与晶态材料的主要区别在于：非晶态结构具有长 程无序、短程有序的特点，属于热力学亚稳态。非晶态材料包括传统的玻璃、非 晶态半导体、高分子聚合物和非品态金属及合金等等。非晶态金属及合金是一种 从熔体冷却到固态的过程中没有发生结晶过程的金属材料，因而其原子在三维空 间呈拓扑无序排列，没有晶界和层错等缺陷存在，但也不像理想气体那样的完全 无序，并且能在定温度范围内保持这种结构的相对稳定。其中，非晶态金属及 合金与相应的晶态材料相比所具有的独特的磁性能、机械性能、物理和化学等性 能，使人们对其产生了极大的兴趣。 在人类以往几千年的历史中，人类所使用的金属都是晶态材料。1 9 3 4 年， 勋a m e r 【l 】首次报道了用蒸发沉积的方法成功地制备出了非晶态薄膜。1 9 5 0 年， b r e n n e r 等人采用电沉积的方法制备出了n i p 非品薄膜。1 9 6 0 年，d u w e z 【2 1 等 人用快速凝固的方法在a u s i 台金系中成功地制备出了a u s i 非品态合金。七十 年代和八十年代，人们对非晶合金进行了大量的研究，发现很多的金属合金系能 制备出非晶，但是，这些非晶的形成条件必须是冷却速度大于1 0 4 k ，s ，且制得的 非晶薄膜厚度在5 0 肚m 以下i ”，这其中，作为特例的p d - n i p 和p t - n i p 合金系， 其临界冷却速度也在1 0 3 k s 【4 墩量级。这种条件下，非晶合金只能生产带、丝、 薄片及粉末形状。由于形状和尺寸的影响，使金属玻璃的应用范围受到限制。 八十年代以来，日本东北大学的i n o u e 等开始系统研究系列多组元员合金 族的玻璃形成能力( g f a ) 。他们采用水淬或金属模铸造的方法系统评估合金熔 体转变成非晶合金的l 笛界冷却速率，获得了l a 基【7 】、m g 基【8 】、z r 基( 9 】、f e 基【1 0 】、 t i 基】、n i 基等具有很强玻璃形成能力的大块金属玻璃体系，制备出直径为 1 3 0 m m 的铸棒。特别是在1 9 9 3 年，美国的j o h n s o n 等人发现了迄今为止玻 璃形成能力最好的z r - t i c u - n i b e 合金系，其非晶形成能力已接近传统氧化物玻 璃，直径可达到1 0 厘米以上，重达2 0 多公斤，l 临界冷却率在1 i ( s 左右。其制 第一章绪论 备工艺简单，合金性能优异( 如高硬度、高强度和抗腐蚀等) ，具有很大的应用潜 力。多组元块状金属玻璃还具有热稳定性高和过冷液相区很宽的特点，在基础研 究方面也具有重要意义。这种合金体系的出现，预示着更大尺寸的玻璃合盒的形 成是有希望的。因此在国际上引起了广泛的重视，被认为是具有广泛应用前景的 新型材料。这类块状金属玻璃的发现也是对非晶态物理研究的进一步拓展。在这 一时期，主要通过控制合金成分，使得在一般铸造的冷却速率下就可避免结晶的 发生，从而得到非晶态结构。因而完全不同于以前的通过工艺改进获得块状金属 玻璃的思路，这开辟了块状金属玻璃作为结构材料的新时代。 2 0 0 0 年前后，按照i n o u e ，j o t l l l s o n 等人的多元合金化研究思路，陆续又有一 些新的块体金属玻璃系被开发出来，如a l 基15 1 、c u 基1 ”、n i 基、t i 基2 0 】和m g 基等合金系。对已有的合金系改进、完善等研究工作也不断深化。 同时对金属玻璃的各利，性质的研究测试不断深入，在块状金属玻璃的各种特性， 磁电性能、抗腐蚀性能等各方面研究的也取得了较大进展【2 2 24 1 。块状金属玻璃的 复合化研究，如以w c ，s i c ，t i c 增强块状金属玻璃复合材料等研究方面也取 得了许多令人瞩目的成果阮2 6 0 ”。 这些块状金属玻璃的研制成功不仅为深入研究非晶的形成机制、微结构、物 理、化学性能提供了理想的材料，而且与传统的金属玻璃相比，块状金属玻璃在 制备上工艺更为简单、成本更低。如采用传统的铸造工艺进行铜模吸铸就可得到 上述的块状金属玻璃。因此随着块状金属玻璃体系的不断开发和工艺上的改进， 将会成为应用前景广泛的结构或功能材料。 目前，块状金属玻璃材料已成为全世界材料领域研究与开发的热点之一。块 体金属玻璃的研究，大大丰富了凝聚态物理研究的内涵，也为进一步开发金属材 料的各种性能提供了崭新的途径。z r 基块状金属玻璃在高档体育用品以及某些 军事领域方面已逐渐开始应用。2 0 0 2 年5 月，美国j o h n s o n 等联合有关企业在韩 国建立了世界上第一个工厂化的块状金属玻璃生产基地，主要生产高档电子封装 产品及名贵手表外壳等。随着块状金属玻璃的形成原理和工艺研究的进一步深 入，块状金属玻璃必将获得更加广泛的应用。 郑州大学碗士学位论文 1 2 金属玻璃的形成能力 图1 1 过冷液体中晶体成核、生长速率与温度的关系 f i 9 1 1 r e l a t i o n s h i po f c 叫s l a ln u c l e a t i o na n dg r o w c hs p e e da n dt e m p e r a l l i f e 图1 1 示出过冷液体晶核生成与成长的速率与温度之间的关系【2 8 1 。从图中可 看出，当玻璃形成液体温度下降到熔点t m 以下时，首先出现生长速率的极大值， 但这时成核速率还很小，当然谈不上生长；而当温度继续下降到成核速率极大时， 由于此时液体的粘度已相当大，生长速度又变的很小，因此，只要冷却速率足够 快，就可以抑制晶体的成核与生长，在玻璃转变温度t 。固化成为非晶体。合金熔 体冷却凝固时发生玻璃转变所要求的晟小冷速称为玻璃转变临界冷却速度( r 。) 。 通常，熔体冷却时，只有当冷却速度大于忍时，才有可能避免熔体的结晶而直接 进入玻璃化转变。从实验中，人们总结了许多热力学性质与块状金属玻璃形成能 力的关系，要得到块状金属玻璃，就要设法提高这些热力学参数。下面分别从合 金结构、热力学和动力学的角度分析提高材料玻璃形成能力方法。 1 2 1 判断玻璃形成能力的参数说明 1 ) 过冷液相区t x 过冷液相区可表示为：t x = t x t g( 1 1 ) 其中t x 晶化温度，t g 玻璃转变温度。t x 表示金属玻璃被加热到高于t g 温度时 第一章绪论 其反玻璃化的趋势，也是衡量金属玻璃热稳定性的重要指标。a i n o u e 认为大的 t x 意味着过冷液相区存在较宽的抑制结晶温度区。这就导致合金具有大的玻璃 形成能力。一般说来t x 越大，热稳定性越好，越易形成金属玻璃。大量的试验 结果统计表明，兀与玻璃形成能力( 以月。来衡量) 之间具有一定的刑+ 应关系，见 图1 2 【2 9 】。 4 & t i r x 瑚，k 圈l ，2 金属玻璃形成的临界冷却速度r 、形成玻璃态的晟大试样厚度r 。及过冷液相区温差 t 之间的关系1 2 9 ) f i g1 2 r e l a t i o na m o n g t h ec r i t i c a lc o o l j n gr a t e 足，m a x i m u m t h i c k n e s s ，m a xa n ds u p e r c 0 0 1 e d l i q u i dr e g i o nt xf o rt y p i c a la m o r p h o u sa l l o y s 删】 2 ) 约化玻璃转变温度t r 。和粘滞系数q 【3 0 】 约化玻璃转变温度可表示为：t ，t t m( 1 2 ) 粘滞系数可表示为：t 1 = l o 部e x p 3 3 4 t k ( t - t g ) ( 1 3 ) 其中t g 玻璃转变温度，t m 熔点温度，t 为体系的温度。t u m b u l l 和c o b e n 认为玻璃转 变温度与熔点之比。可以作为玻璃形成能力的判据。即t g t m 越大越易形成玻璃。 在t g 第一章绪论 关系。b r u c k 等【4 5 1 发现，试样的长径比对z r 4 l2 t i l 38 c u l 25 ni i o b e 2 2s 金属玻璃的压缩 屈服强度有较大影响：随长径比由3 ：2 降到3 ：4 ，单轴压缩屈服强度由1 9 0 g p 8 上升到2 1 2 g p a 。但在动态载荷作用下，压缩强度对长径比的变化不敏感 4 。金 属玻璃的强度还受制备方法的影响。如采用压铸法和铜模法制备的z r a 1 n i c u 非品合金的弯曲强度分别在2 9 0 0 3 9 0 0 m p a 和1 8 0 0 1 9 0 0 m p a 范田内，前者要比 后者高得多，这是由于两种方法在冷却过程中造成的残余应力不同所致。 1 4 3 塑性和韧性 金属玻璃的塑性变形量受温度和应力状态的( 几何约束条件) 影响很大。在温 度低于玻璃转变点t g 时，非晶合金以剪切方式变形，塑性变形量主要由应力状态 决定。在平面应力状态下( 如拉伸) 金属玻璃的塑性变形局限于一个或几个剪切 带内，而在试样其它部分仍保持刚性状态。在这种情况下，延伸率很低，如在拉 伸下只有o 1 。在平面应变状态下( 如弯曲) ，可产生多个剪切带，相应地增大了 延伸率，如条带弯曲1 8 0 0 不会发生断裂 4 8 】。 块状金属玻璃的变形符合上述规律。近年来，许多研究者对提高块状金属玻 璃在拉伸等应力下的室温塑性进行了大量的探讨。如通过轧制预先引入剪切带、 在非晶基体中添加或原位合成第二相颗粒等都不同程度地提高了块状非晶合金 的塑性，这将在后面叙述。值得一提的是，块状金属玻璃超塑性的发现具有重大 意义。由于多数块状金属玻璃都存在大的过冷液相区，使它们具有高的热稳定性， 在玻璃转变点附近或在过冷液相区范围内，许多块状金属玻璃表现出惊人的变形 能力。 1 4 4 疲劳特性 g i l e r t 等【4 9 l 在严格的平面应变条件下对z “l2 t i l 38 c u l 25 n i l 0 b c 2 25 块状非晶合 金的疲劳特性进行了全面的测试，得到以下结论： ( 1 ) 裂纹扩展 块状金属玻璃表现出稳定的疲劳裂纹扩展行为，与晶态合金相似。即裂纹扩 展速率取决于所加的应力范围；载荷比例与裂纹闭合的作用相似；在疲劳断裂表 面出现韧性金属的疲劳回纹。 郑州大学硕士学位论文 ( 2 ) 疲劳寿命 块状金属玻璃的疲劳寿命要比韧性晶态合金低，表现出它们的疲劳应力与循 环次数的关系不同。造成这种差别的原因可能与非晶合金比较容易萌生裂纹或剪 切带有关，因其没有像晶态合金那样的晶体缺陷可为新萌生的裂纹或预裂纹提供 捕获点。 1 5 本课题研究的目的与主要内容 大块金属玻璃独特的高强度、高硬度和良好韧性等优异的性能特点，使其 成为一种极具应用前景的结构与功能材料，对金属玻璃力学行为的研究是其工 程应用的重要基础之一。目前块状金属玻璃力学性能的研究还处在初级阶段，不 但试验数据不够齐全，且有矛盾之处，即便是对某一具体性能现象的分析也还只 是泛泛而谈，尚无系统的理论形成。由于金属玻璃是一种亚稳态材料，在一定温 度下将发生结构驰豫、晶化等结构变化，并使其性能发生变化。就金属而言，高 的强度和硬度就意味着高的耐磨性，研究表明非晶的耐磨性并不与其硬度成比 例，非晶合金的结构驰豫和晶化对其耐磨性的影响，也没有定论。 本文以具有出色玻璃形成能力的t i 4 l5 z r 25 h f 5 c u 4 25 n i 75 s i i 大块金属玻璃为研 究对象，主要研究内容如下： ( 1 ) 采用差示扫描热分析法( d s c ) 研究t i 4 l5 z r 25 h 坛q u 25 n 吣s i i 大块非 晶合金的k 和t x 的晶化表观能。 ( 2 ) 采用x r d 研究t h 5 z r 25 h f 5 c u 4 2 5 n 讥s i i 金属玻璃的品化过程。 ( 3 ) 研究等温退火温度对t h 5 z r 25 h f 5 c u 4 25 n 如s i i 金属玻璃的力学性能的 影响，并采用扫描电镜( s e m ) 对压缩端口进行观察，分析其断裂机理。 ( 4 ) 研究t h 5 z r 25 h f 5 c u 4 25 n 晓s i l 金属玻璃及其经7 0 0 k 退火和7 7 3 k 退火后 的耐磨性，采用原子力显微镜( a f m ) 和扫描电镜( s e m ) 对磨损面进行观察， 并分析其磨损机理。 笫二章实验方法和测试技术 第二章实验方法和测试技术 本章主要介绍金属玻璃的制备工艺；分析了金属玻璃热稳定性的测定，采用 x r d 进行结构的分析、结晶度的测定，以及a f m 的检测原理。 2 1 实验材料 材料采用纯度分别为9 9 8 的t i 、z r 、n i 、h f 和纯度为9 9 9 的c u 以及纯 度为9 9 9 9 的s i 配制成名义化学成分为t 饥5 z r 25 h f 5 c u 4 25 n h s i l 的混合物。为 了保证制备非晶的成份准确，合金配料在称量过程中误差不超过o 0 0 5 9 。 2 2 制备工艺 2 2 1 母合金的熔炼 先按选定原子成份配比，然后将配好块状原材料进行清洗，按丙酮一酒精一 去离子水一酒精的顺序，用超声清沈器充分清洗干净。在高纯a r 保护气氛中用氩 弧真空熔炼炉熔炼母合金铸锭为了保证合金均匀性，为保证成分均匀，在熔炼过 程中合金样品被翻转并重熔5 次。氩弧炉装置示意图( 如图2 1 ) 所示，其铜模底 盘示意图( 如图2 2 ) 所示。 2 2 2 大块金属玻璃试样的制备 ( 1 ) 铜模注射法 图2 _ 3 是利用注射成形的铜模铸造法制备大块金属玻璃的工艺原理简图。将 碎块状的母台金置于石英管底部，石英管嘴直径预磨制成0 5m m 。为了避免氧 化，先将腔体内预置到优于3 l o 。3 p a 真空度，然后，充入高纯氩气作为保护气 体。当重熔母合金时，借助红外测温装置检测熔体温度，当熔体温度由高频感应 郑州火学硕士学位论文 国2 1 氩弧炉装置示意豳 f i g2 1d i a g r a m m a t j c u s t r a t i o no f a r - a r cf l i r n a c e 一蔫 圈2 2 铜模底盘示意幽 f i g2 2c o p p e rm o u l d j n gb o a r d 加热到高于液相温度2 5 0k 时，在注射压差p = p l - p o 的作下，熔体被快速注射到 铜模型腔中，液态母合金受铜模激冷而快速凝固，若冷速达到或超过其形成玻璃 的临界冷速( 也) 时，则形成金属玻璃。注射压差p 可根据铜模形腔尺寸即所 拟制备的试样直径进行调整，以保证充型性。 ( 2 ) 铜模吸铸法 图2 4 为铜模吸铸法制备b m g 的原理简图，它的原理是：先对整个炉腔抽 真空并充入氩气后，利用电弧加热母合金，待其完全熔化后，缓慢调低引弧电流， 使合金熔体温度逐步降低，打开开关，将铜模空腔与真空泵连通，利用炉腔与铜 模的空腔之间产生的压力差把合金熔体快速吸入铜模，使熔体强制冷却，形成合 金铸锭。该制各方法目前在国内应用较普遍，其优点是熔炼温度较高，适用于高 熔点的合金系，不足之处是：电弧直接熔炼放置在铜模顶部的母合金，铜模温 度升高，降低了激冷效果；吸铸动力是压差：p = p 0 - p l ，即液态合金充填铜模 铸型是由负压吸入的，压差调整范围较小，对于有较大g f a 的铁基合金系，其 粘度较大，充型在此工艺条件下较为困难。而注射成形的铜模铸造法则克服了这 些不足。 第二章实验方法和测试技术 厂1 氩气 审pp l p 0 图2 3 铜模注射法制祷b m g 的原理圈 f i g2 3s k e l c hm a po f p r e p a r i n gb m gb y c o p p e rm o u l dc a s t i n g 2 3 压缩强度测定 圈24 铜模吸铸法制各b m g 的原理圈 f i g2 4p r i n c i p l ep l o to f p r e p a r i n gb m gb y c o p p e rm o u l ds u c t i o nc a s t l r l g 压缩实验在i n s t r o n8 8 5 2 型万能试验机上进行，应变速率为1 0 4 s 。采用直径 为2