金屬玻璃

  金屬玻璃由于具有一系列優(yōu)異的力學(xué)、物理和化學(xué)性能,在國(guó)防、空天、電子等領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用前景.其中具有低密度和高強(qiáng)度的特性,Mg基金屬玻璃被稱(chēng)為最具有吸引力的結(jié)構(gòu)材料之一.到目前為止,已開(kāi)發(fā)出的具有大的玻璃形成能力(GFA)的Mg基合金系統(tǒng)主要有Mg-Ni-Y,Mg-Cu-Y,Mg-Cu-Al-Y,Mg-Cu-Ag-Y,Mg-Cu-Zn-Y和Mg-Cu-Y-Ag-Pd.但是,和其他具有玻璃形成能力的合金相比,單相Mg基金屬玻璃卻是脆性最高的,盡管它們展現(xiàn)出達(dá)880MPa的高斷裂強(qiáng)度.它們通常在彈性變形范圍內(nèi)就發(fā)生斷裂,觀測(cè)不到明顯的塑性現(xiàn)象.這種脆性斷裂缺陷行為無(wú)疑是Mg基金屬玻璃合金在工程應(yīng)用上的障礙.

金屬玻璃手機(jī)外殼

    為了克服Mg基金屬玻璃合金的脆性斷裂缺陷,Ma等人合成了Mg65Cu7.5Ni7.5Zn5Ag5Y10 金屬玻璃原位析出復(fù)合材料,Xu等人通過(guò)引入TiB2顆粒制備了Mg65Cu7.5Ni7.5Zn5Ag5Y10金屬玻璃復(fù)合材料,顯著地提高了Mg基金屬玻璃的機(jī)械性能.但是這種增強(qiáng)相也帶來(lái)一定的限制,包括密度的提高和腐蝕問(wèn)題以及與基體浸潤(rùn)性的問(wèn)題.

    接著,北科大研究人員又開(kāi)發(fā)一種新型的具有顯著塑性變形能力的Mg-Cu-Zn-Y金屬玻璃復(fù)合材料.利用hcp針狀Mg基固溶體增強(qiáng)Mg77Cu12Zn5Y6金屬玻璃復(fù)合材料,其表現(xiàn)出18.5%的塑性變形能力,同時(shí)斷裂強(qiáng)度達(dá)到了1163MPa. 實(shí)現(xiàn)了金屬玻璃復(fù)合材料不僅具有極高的彈性模量、強(qiáng)度、硬度和抗脆性斷裂能力,還表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能.

    Mg77Cu12Zn5Y6金屬玻璃復(fù)合材料性能指標(biāo)?

    優(yōu)化的Mg77Cu12Zn5Y6合金復(fù)合材料具有高的楊氏模量(19.2Gpa),屈服強(qiáng)度(550Mpa),彈性極限(2.9%),其最重要的特性是獲得了顯著的塑性變形能力(18.5%),分別是TiB2和鐵顆粒強(qiáng)化Mg基金屬玻璃復(fù)合材料的5.8倍和18.5倍.

    Mg77Cu12Zn5Y6金屬玻璃復(fù)合材料是如何抗斷裂、耐蝕的呢?

    四相Mg-Cu-Zn-Y合金具有高非晶形成能力、低密度和低成本的優(yōu)勢(shì).我們提高M(jìn)g的含量,并降低Cu、Zn和Y的含量,以便促進(jìn)析出初生Mg相.

    復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度和延展性的提高可以歸結(jié)為以下幾個(gè)因素共同作用的結(jié)果:

   (1)片狀Mg基固溶體析出相可以有效地阻擋金屬玻璃基體的剪切變形;

   (2)通過(guò)局部剪切變形升溫,金屬玻璃基體產(chǎn)生了類(lèi)似粘性變形;

   (3)hcp Mg基固溶體析出相的變形.

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