專利名稱：一種利用超音速顆粒轟擊技術(shù)提高非晶合金塑性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用超音速顆粒轟擊技術(shù)提高非晶合金塑性的方法，屬于非晶材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
非晶合金是一種新型金屬材料，獨特的長程無序、短程有序結(jié)構(gòu)賦予了該材料不同于傳統(tǒng)金屬的優(yōu)異性能，如高屈服強度、高彈性極限等；另外，非晶合金具有良好的抗腐蝕能力，具有優(yōu)良的軟磁、硬磁及獨特的膨脹特性等物理性能。然而，在拉伸、壓縮載荷試驗下，非晶合金會沿著一個主剪切帶發(fā)生剪切失效，幾乎無任何宏觀塑性，低的塑性變形能力嚴(yán)重限制了非晶合金的工程應(yīng)用。針對非晶合金塑性差的特點，人們開展了大量提高非晶合金塑性的工作。目前提高非晶合金塑性的方法主要有兩種，即制備非晶復(fù)合材料和微結(jié)構(gòu)不均勻的非晶合金。其 中，非晶合金復(fù)合材料主要是通過引入第二相阻礙非晶相內(nèi)單一剪切帶的快速擴(kuò)展，并盡可能多的誘發(fā)多重剪切帶的形成，以最大限度的提高非晶合金塑性。微結(jié)構(gòu)不均勻非晶合金則是利用微結(jié)構(gòu)軟硬不同的特點，在相對微觀的尺度下，通過誘發(fā)多重剪切帶的交叉/阻礙，實現(xiàn)塑性提高。目前，非晶復(fù)合材料主要有外加第二相增強和原位內(nèi)生晶體相增強非晶合金復(fù)合材料。外加第二相增強有顆粒增強、絲束增強和三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)骨架增強，其中，顆粒增強非晶合金復(fù)合材料由于受熔體溫度的限制只能選取具有高熔點的金屬顆?；蛘咛沾深w粒作為增強相，且選取的顆粒增強相必須與母相有盡可能少的界面反應(yīng)，以防止兩相界面處發(fā)生部分晶化。此外，此方法還限制了添加顆粒的體積分?jǐn)?shù)。原位內(nèi)生晶體相增強非晶合金復(fù)合材料由于原位內(nèi)生晶體相與母相界面結(jié)構(gòu)具有一定的相似性，因此這種增強方式可以明顯增強兩相界面的結(jié)合力，進(jìn)而提高材料的強度和韌性，但是這增強方式最大的不足在于制備過程嚴(yán)重受到合金成分、比例和加工工藝等因素的影響。另外人們基于非晶合金微結(jié)構(gòu)不均勻性的認(rèn)識還主要局限于成分調(diào)整，研究方法仍是采用傳統(tǒng)的試錯法，研究過程不僅難以控制，而且使用范圍很窄，僅適用于某一特定的成分體系。上述幾種增強方式主要是通過改變非晶合金的組織結(jié)構(gòu)來提高非晶合金的塑性，受到如添加相和基體相的界面反應(yīng)、添加相體積分?jǐn)?shù)等的影響，因此非晶合金的塑性有限。另外，這些方式制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有方法難以有效提高非晶合金的塑性，且工藝復(fù)雜、成本較高的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用超音速顆粒轟擊技術(shù)提高非晶合金塑性的方法。所述方法最高能夠使非晶合金整體塑性提高66%，且非晶合金表層未發(fā)生晶化現(xiàn)象；所述方法還具有操作簡單、耗費時間少、成本低、重復(fù)性好的優(yōu)點。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn)—種利用超音速顆粒轟擊技術(shù)提高非晶合金塑性的方法，所述方法步驟如下
(I)選取潔凈的Ti基或者Zr基非晶合金試樣；(2)將非晶合金試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上；(3)利用超音速動力噴涂設(shè)備，在壓縮氣體壓力高于兩倍音速即高于620KPa，轟擊溫度為100°c 200°C條件下，采用平均粒徑為3(Γ50 μ m的Al2O3或SiC顆粒轟擊非晶合金試樣表面，持續(xù)時間為2. 5^5s,即得到塑性提高的非晶合金試樣； 所述壓縮氣體為N2或He ; 超音速動力噴涂設(shè)備噴涂原理先將氣體N2或He壓縮到保證高于兩倍音速的氣體壓力下即高于620KPa，然后由超音速動力噴涂設(shè)備的加熱器把氣體加熱到100°c 200°C，所述氣體在超音速動力噴涂設(shè)備的DaLava噴管中得到膨脹，并在超音速動力噴涂設(shè)備噴槍的出口處速度達(dá)到超音速500 1200m/s，采用平均粒徑為3(Γ50 μ m的Al2O3或者SiC顆粒，顆粒在所述噴槍的前部與所述氣體混合，并由膨脹的加熱氣體加速到500 1200m/s，在氣體壓力作用下Al2O3或者SiC顆粒從所述噴槍射到非晶合金試樣表面，持續(xù)時間為2. 5飛S，即得到塑性提高的非晶合金試樣。有益效果(I)利用本發(fā)明所述方法處理的非晶合金試樣表面有一層厚度約為30 μ m的壓應(yīng)力層，室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗表明非晶合金整體塑性提高達(dá)39%以上，最高可達(dá)66%，而且非晶合金表層未發(fā)生任何晶化現(xiàn)象。(2)本發(fā)明所述方法操作簡單、耗費時間少、成本低、重復(fù)性好。(3)本發(fā)明所述方法的轟擊溫度為100°C 20(TC，遠(yuǎn)低于非晶合金的晶化溫度，能夠保證在轟擊過程中非晶合金基體不發(fā)生晶化。


圖I為實施例I中轟擊試樣X射線衍射圖譜；圖2為實施例I中轟擊后試樣在放大倍數(shù)為1000倍下的掃描電鏡圖；圖3為實施例I中轟擊后試樣的透射電鏡圖和對應(yīng)的選取電子衍射圖；圖4為實施例2中轟擊后試樣在放大倍數(shù)為1000倍下的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。實施例廣8中所述的超音速動力噴涂設(shè)備的廠商為美國IN0VRTI公司，型號為KM-CDS 3 型。實施例I(I)制備 Ti32.8Zr3Q.2Ni5.3Cu9Be22.7 非晶合金板:將純度> 99. 95% 的 Ti、Zr、Ni、Cu、Be五種金屬塊體按照原子百分比32. 8:30. 2:5. 3:9:22. 7進(jìn)行配比，然后在高純氬氣氣氛保護(hù)下，用電弧熔煉爐進(jìn)行熔煉，重復(fù)熔煉4遍，形成合金鑄錠。采用翻轉(zhuǎn)澆鑄的方法，將合金鑄錠熔化后注入銅模中，制備出Ti基非晶合金板。(2)初步處理將步驟(I)制得的非晶合金板線切割成尺寸為22X5X1. 8mm3的塊體試樣。
(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為N2，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇IOO0C，采用平均粒徑為30 μ m的Al2O3顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間2. 5s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，如圖I所示，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為Al2O3,而非晶基體中無Al、O元素，判斷此Al2O3為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體中的顆粒，非晶基體未發(fā)生晶化現(xiàn)象。利用掃描電鏡觀察經(jīng)轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，通過圖2可以看出非 晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，如圖3所示，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)镮. 8%，而經(jīng)顆粒轟擊之后非晶合金塊體試樣的斷裂應(yīng)變?yōu)?. 5%，塑性提高了39%。實施例2( I)初步處理將實施例I中制得的整塊非晶合金板線切割成尺寸為22X5X1. 8mm3的塊體試樣。(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為He，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇1500C，采用平均粒徑為40 μ m的Al2O3顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間2. 5s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為Al2O3，而非晶基體中無Al、O元素，判斷此Al2O3為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體中的顆粒，而非晶基體本身未發(fā)生晶化現(xiàn)象。利用掃描電鏡觀察經(jīng)過轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，通過圖4可以看出非晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為均勻的非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后的非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)镮. 8%，而進(jìn)行顆粒轟擊之后的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?. 8%，塑性提高了 55%。
實施例3( I)初步處理將實施例I中制得的整塊非晶合金板線切割成尺寸為22X5X1. 8mm3的塊體試樣。(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為He，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇2000C，采用平均粒徑為50 μ m的Al2O3顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間3s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為Al2O3，而非晶基體中無Al、O元素，判斷此Al2O3為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體 中的顆粒，而非晶基體未發(fā)生晶化現(xiàn)象。利用掃描電鏡觀察經(jīng)過轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，可以看出原本拋光過的非晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為均勻的非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后的非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)镮. 8%，而進(jìn)行顆粒轟擊之后的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?. 0%，塑性提高了 66%。實施例4( I)初步處理將實施例I中制得的整塊非晶合金板線切割出尺寸為22X5X1. 8mm3的塊體試樣。(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為N2，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇2000C，采用平均粒徑為50 μ m的Al2O3顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間5s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為Al2O3，而非晶基體中無Al、O元素，判斷此Al2O3為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體中的顆粒，而非晶基體未發(fā)生晶化現(xiàn)象。利用掃描電鏡觀察經(jīng)過轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，可以看出原本拋光過的非晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為均勻的非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后的非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)镮. 8%，而進(jìn)行顆粒轟擊之后的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?. 9%，塑性提聞了 61%。實施例5( I)初步處理將實施例I中制得的整塊非晶合金板線切割出尺寸為22X5X1. 8mm3的塊體試樣。(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為He，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇2000C，采用平均粒徑為50 μ m的SiC顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間2. 5s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。
通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為SiC，而非晶基體中無Si、C元素，判斷此SiC為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體中的顆粒，而非晶基體未發(fā)生晶化現(xiàn)象。利用掃描電鏡觀察經(jīng)過轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，可以看出原本拋光過的非晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為均勻的非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后的非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)镮. 8%，而進(jìn)行顆粒轟擊之后的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?. 7%，塑性提高了 50%。實施例6(I)制備 Zr60Ti14Ni11Cu10Be25 非晶合金板將純度彡 99. 95% 的 Zr,Ti,Ni,Cu,Be 五種金屬塊體按照原子百分比60:14:11:10:25進(jìn)行配比，然后在高純氬氣氣氛保護(hù)下，用電弧熔煉爐進(jìn)行熔煉，重復(fù)熔煉4遍，形成合金鑄錠。采用翻轉(zhuǎn)澆鑄的方法，將合金鑄錠熔化后注入銅模中，制備出Zr基非晶合金板。(2)初步處理將步驟(I)制得的整塊非晶合金板線切割出尺寸為22X5X1. 8mm3的塊體試樣。(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為N2，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇1500C，采用平均粒徑為50 μ m的Al2O3顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間2. 5s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為Al2O3，而非晶基體中無Al、O元素，判斷此Al2O3為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體中的顆粒，而非晶基體未發(fā)生晶化現(xiàn)象。
利用掃描電鏡觀察經(jīng)過轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，可以看出原本拋光過的非晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為均勻的非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后的非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?%，而進(jìn)行顆粒轟擊之后的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?. 8%，塑性提高了 40%。實施例7( I)初步處理將實施例6中制得的整塊非晶合金板線切割出尺寸為 22X5X1. 8mm3的塊體試樣。(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為He，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇2000C，采用平均粒徑為50 μ m的SiC顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間5s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為SiC，而非晶基體中無Si、C元素，判斷此SiC為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體中的顆粒，而非晶基體未發(fā)生晶化現(xiàn)象。利用掃描電鏡觀察經(jīng)過轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，可以看出原本拋光過的非晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為均勻的非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后的非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?%，而進(jìn)行顆粒轟擊之后的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?. 2%，塑性提高了 60%。實施例8(I)制備Zr5tlCu4ciAlltl非晶合金板將純度彡99. 95%的Zr、Cu、Al三種金屬塊體按照原子百分比50:40:10進(jìn)行配比，然后在高純氬氣氣氛保護(hù)下，用電弧熔煉爐進(jìn)行熔煉，重復(fù)熔煉4遍，形成合金鑄錠。采用翻轉(zhuǎn)澆鑄的方法，將合金鑄錠熔化后注入銅模中，制備出Zr基非晶合金板。(2)初步處理將步驟(I)制得的整塊非晶合金板線切割出尺寸為22X5X1. 8mm3的塊體試樣。(3)將非晶合金塊體試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上。
(4)利用超音速動力噴涂設(shè)備，壓縮氣體為He，在620KPa氣體壓力下，溫度選擇2000C，采用平均粒徑為50 μ m的Al2O3顆粒轟擊非晶合金塊體試樣表面，持續(xù)時間2. 5s。(5)將超音速顆粒轟擊完成后的非晶合金塊體試樣用丙酮超聲波清洗干凈。通過對轟擊后非晶合金塊體試樣表面X射線衍射圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在非晶漫散射峰中分布有尖銳的晶體峰，利用MDI jade軟件進(jìn)行物相檢索，采用化學(xué)元素限定法確定晶體為Al2O3，而非晶基體中無Al、O元素，判斷此Al2O3為顆粒轟擊過程中鑲嵌在非晶基體中的顆粒，而非晶基體未發(fā)生晶化現(xiàn)象。利用掃描電鏡觀察經(jīng)過轟擊后非晶合金塊體試樣的表面形貌，通過掃面電鏡圖可以看出原本拋光過的非晶合金塊體試樣表面經(jīng)超音速轟擊后凹凸不平，具有縱橫交錯的溝 壑。利用透射電鏡觀察超音速顆粒轟擊后非晶合金塊體試樣影響層的組織結(jié)構(gòu)變化，通過透射電鏡圖可以看出所述試樣為均勻的非晶組織。由相應(yīng)的選取電子衍射圖可以看出，圖中只有表征非晶的漫散射環(huán)，而無其他衍射斑點或多晶衍射環(huán)，說明所述試樣在轟擊過程中未發(fā)生晶化。在室溫下進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗，應(yīng)變率為10_4/s，將未進(jìn)行顆粒轟擊的非晶合金塊體試樣和轟擊之后的非晶合金塊體試樣的壓縮塑性進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)未轟擊的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?%，而進(jìn)行顆粒轟擊之后的非晶合金塊體試樣斷裂應(yīng)變?yōu)?. 8%，塑性提高了 40%。本發(fā)明包括但不限于以上實施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1 .一種利用超音速顆粒轟擊技術(shù)提高非晶合金塑性的方法，其特征在于所述方法步驟如下 (1)選取潔凈的Ti基或者Zr基非晶合金試樣； (2)將非晶合金試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上； (3)利用超音速動力噴涂設(shè)備，在壓縮氣體壓力高于兩倍音速即高于620KPa，轟擊溫度為100°C 200°C條件下，采用平均粒徑為3(Γ50μπι的Al2O3或SiC顆粒轟擊非晶合金試樣表面，持續(xù)時間為2. 5飛S，即得到塑性提高的非晶合金試樣； 所述壓縮氣體為N2或He。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用超音速顆粒轟擊技術(shù)提高非晶合金塑性的方法，屬于非晶材料領(lǐng)域。所述方法步驟如下(1)選取潔凈的Ti基或者Zr基非晶合金試樣；(2)將非晶合金試樣固定在超音速動力噴涂設(shè)備上；(3)利用超音速動力噴涂設(shè)備，在壓縮氣體壓力高于兩倍音速即高于620KPa，轟擊溫度為100℃~200℃條件下，采用平均粒徑為30~50μm的Al2O3或SiC顆粒轟擊非晶合金試樣表面，持續(xù)時間2.5~5s，即得到塑性提高的非晶合金試樣。所述方法最高能夠使非晶合金塊體塑性提高66%，且非晶合金表層未發(fā)生晶化；還具有操作簡單、耗費時間少、成本低、重復(fù)性好的優(yōu)點。
文檔編號C22C45/10GK102816913SQ201210324229
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者薛云飛, 王魯, 寧先進(jìn), 談?wù)? 張琪, 張林偉 申請人:北京理工大學(xué)