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铜基非晶
制备
第四
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铜基非晶的制备及第四组元对其性能的影响,铜基非晶,制备,第四,性能,影响
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开题报告题目：铜基非晶的制备及第四组元对其性能的影响1、毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义）1.1 题目背景铜基非晶合金是最重要的结构材料与功能材料之一，因为它有相当高的强度，好的热稳定性1。Cu基非晶合金，特别是Cu-Zr-Al体系因其高强度、高硬度、塑性好而成为极具应用前景的非晶合金材料，并引起众多研究者的注目2。本文通过微合金化，在Cu-Zr-Al体系中加入少量第四组元元素以铜模吸铸的方法制备得到大块非晶合金。并对所制备合金的热力学和力学性能进行研究，找到一系列具有较大临界合成尺寸、较好力学性能、有应用前景的Cu基非晶合金。铜基非晶合金其实早在20世纪70年代末就有报道，主要合金系有Cu-Si系、Cu-As系以及Cu-Ge系，20世纪80年代初报道了铜基非晶Cu50Ti50和Cu50Zr50系3，1995年，由美国加州理工大学的Lin等首先制得Cu47Ni8Ti34Zr11非晶合金，临界尺寸达到3mm，之后Inoue开发了Cu-Zr-Hf-Ti合金4。目前已经发现的Cu基块体非晶合金系有：Cu-Zr、Cu-Zr-Al、Cu-Zr-Ti、Cu-Zr-Nb、Cu-Zr-Al-Ag、Cu-Zr-Ti-Sn、Cu-Zr-Ti-Hf、Cu-Zr-Ti-Ni-Sn、Cu-Zr-Ti-Ni-Cr。合金的热力学和力学性能，对于合金的制备研发具有重要的意义，所以将主要研究第四组元元素对Cu-Zr-Al系的热力学和力学性能的影响。1.2研究意义大块非晶合金材料是近几十年来开发出的新型材料，它具有优异的力学、物理、化学性能，大块非晶合金材料在航空、航天、汽车、仪器仪表、电子通讯与计算机、生物医学等领域有着广泛的应用前景5。目前，大块金属玻璃的研发引起了国内外材料领域的研究与工程技术人员的广泛兴趣和重视，成为新材料领域的热门前沿课题6。加入稀土元素可以提高非晶合金玻璃形成能力、热稳定性以及非晶合金的临近尺寸，同时，合金的力学性能也有一定的改善7。非晶合金作为一类新型的材料，从某种意义上说，非晶结构是没有缺陷的，与普通晶态金属材料相比，非晶合金具有强度高(有望达到理论强度，约1/50杨氏模量)、韧性好、耐蚀性高、抗腐蚀性能强、优异的软磁性能、以及在一定温度下的超塑性等优点，由于非晶合金没有晶界、晶粒和缺陷，因此这种独特的结构，可作为化工、海洋等易腐蚀环境中应用设备的首选材料8，所以对非晶态材料的研究是非常有必要的。1.3国内外相关研究情况2001年日本东北大学的张涛教授等人研究了在Cu-Zr-Ti系的基础上添加Y的作用，结果表明，（Cu0.6Zr0.3Ti0.1）98Y2非晶合金直径达5mm，Y元素的添加增加了非晶形成能力，同时Tx，Tg/Tl分别从36增加到50K，从0.62增加到0.63，Tx，Tg/Tl的增加表明了非晶形成能力的增加。D.V.Louzguine等人研究了Ni对Cu60Zr30Ti10合金的作用，结果表明，Tx从 Cu60Zr30Ti10非晶块体的30K增加到Cu52.5Zr30Ti10Ni7.5的65K9。 T.Yamamoto等人研究了Ni和Nb元素对 Cu60Zr30Ti10大块非晶的非晶形成能力、热稳定性和机械性能的影响，结果表明，加入5%Ni，Tx从38K增加到60K，Ni和Nb同时加入，（Cu0.6Zr0.3Ti0.1）100_x_xNiyNbx非晶块体表现出高的强度和好的耐腐蚀性10。大连理工大学的汪清等人利用变电子浓度经验判据指导 Cu-Zr-Al体系块体非晶合金的成分优化设计，在（Cu61.8Zr38.2）1-xAlx和(Cu56Zr44)1-xAlx变电子浓度线上得到的块体非晶合金的电子浓度区间分别在1.241.30，1.281.36，而且非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力随电子浓度增加而增加，Cu58.1Zr35.9Al6(e/a=1.3)具有较高的热稳定性和较大玻璃形成能力11。2007年我国中科院物理研究所的汪卫华教授发现了具有超大室温压缩塑性的Zr-Cu-Ni-Al系块体非晶合金，其室温真实应变达到160%，彻底颠覆了块体非晶合金是脆性材料的概念12。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1研究内容 研究第四组元的不同元素和同种元素的不同含量对Cu基非晶合金中的Cu-Zr-Al系合金的热力学和力学性能的影响，测试Tg，Tx，T1，计算Tx，Trg，表征热稳定性，总结规律。2.2研究方案及方法 本实验的方法如下所述：（1）选择合适的制备铜基非晶合金的成分；（2）采用铜模吸铸的方法制备铜基非晶合金试样；（3）采用X射线衍射分析、差示热量分析、扫描电镜观察等方法来研究样品的结构、组织和力学性能；（4）研究第四组元对Cu-Zr-Al系非晶的热力学和力学性能的影响；（5）第四组元的同种元素的不同含量对Cu-Zr-Al系非晶的热力学和力学性能的影响 本实验的方案如下所述：选取三种第四组元的稀土元素钽、钇、镧和它们不同的含量对(Cu46Zr46Al08)100-xMx非晶的性能的影响。 含量元素1%2%3%4%5%10%20%钽（Cu46Zr46Al8)99Ta1（Cu46Zr46Al8)98Ta2（Cu46Zr46Al8)97Ta3（Cu46Zr46Al8)96Ta4（Cu46Zr46Al8)95Ta5（Cu46Zr46Al8)90Ta10（Cu46Zr46Al8)80Ta20钇（Cu46Zr46Al8)99Y1（Cu46Zr46Al8)98Y2（Cu46Zr46Al8)97Y3（Cu46Zr46Al8)96T4（Cu46Zr46Al8)95Y5（Cu46Zr46Al8)90Y10（Cu46Zr46Al8)80Y20镧（Cu46Zr46Al8)99La1（Cu46Zr46Al8)98La2（Cu46Zr46Al8)97La3（Cu46Zr46Al8)96La4（Cu46Zr46Al8)95La4（Cu46Zr46Al8)90La10（Cu46Zr46Al8)80La203.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1重点：采用铜模吸铸法制备Cu-Zr-Al系非晶的试样，由X射线衍射分析、差示热量分析、扫描电镜观察得出相关的参数的数据。3.2难点：铜模吸铸的方法制备铜基非晶，分析相关的参数的数据对试样的热力学和力学性能的影响。3.3前期已开展工作：查阅了国内外相关资料，了解铜基非晶制备的基础知识及关于不同组元对其性能的影响，研读与本课题相关的文献资料。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）周次 任务第七学期 1315 查阅资料，完成开题报告 1618 确定方案，了解、掌握所用仪器设备 第八学期 16 进行实验：制备试样、分析成分 7 中期检查 813 实验结果分析，补充实验 1415 撰写论文，准备答辩 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 参考文献1 Ansu J，Kailath，Soumen Mandal.The effect of Snaddition on the crystallization and thermal stability of CuZrTimetallic glasses. journal homepage: /locate/jalcom，2012.2 司颐.Cu基非晶合金的最新研究进展.金属功能材料，2009年2月，第16卷，第1期:37.3 李波，李志远，熊建钢等.基于DSC技术的铜基非晶合金变温动力学的研究.电焊机，2005年 8月，第35卷第6期：52.4 A.Inoue ，A.Takeuchi.Recent development and application products of bulk glassy alloys.Acta Materialia.59 (2011) 22432267：22452246. 5陈非非，林致远，斯旭等.第11届全国磁学和磁性材料会议文集，湖南长沙，2002.10，P357.6 A.Inoue，BaobngShen，TetsuOhsuna.J.Mater.Trans.，JM，2002，43(9):2337.7 A.Inone.J.Mater.Sci.Eng.1977，A226228，357.8 陈德民，块体非晶合金变形机制基本构行为D.哈尔滨工程大学，2003.9 卢博斯基，F.E.主编，柯成等译.非晶态金属合金，1989，北京:冶金工业出版社.10 Inoue A， Zhang W， Zhang T，etal. Cu-Based Bulk Glassy Alloys with Good Mechanical Pro per ies in Cu-Zr-H f- Ti System J . Mater Tr ans， 2001， 42( 8) : 1805-1812.11 王一禾，杨鹰善主编.非晶态合金M，冶金出版社.1989.287-288.12 汪卫华，王文魁.新型多组元大块非晶合金材料的发现与研究进
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