非晶晶化法制備高強韌鈦基合金姓名：

內容簡介研究背景實驗原理實驗方法123研究背景

航天飛行器和航空設備的結構材料中，使用最多的是鋁合金和鈦合金，而鈦合金中使用最多的是Ti-6Al-4VFig1美國F22猛禽戰(zhàn)機Fig2俄羅斯和平號軌道空間站研究背景鈦合金的優(yōu)異性能（Ti-6Al-4V）低密度（約為4.43g/cm3）高抗拉強度（1170MPa）高比強度（約264MPacm3/g）高耐蝕性等優(yōu)異的性能

研究背景鈦合金的不利性能鈦合金導熱性低，切削加工困難；在力學性能方面，當應力接近斷裂應力時，才開始屈服變形，而一旦開始變形，很快即發(fā)生斷裂。尋求具有超高強度和超高韌性（遠大于普通鈦合金）、能滿足空間惡劣服役條件的新型空間結構材料及其制備技術成為了未來的發(fā)展趨勢。內容簡介研究背景實驗原理實驗方法123實驗原理非晶非晶態(tài)合金即金屬玻璃，具有短程有序、長程無序的結構特征。非晶態(tài)合金中沒有位錯，沒有相界，沒有第二相，因此是無晶體缺陷的固體Fig3晶體非晶體氣體原子排列示意圖實驗原理非晶的性能由于獨特的微觀結構，與普通晶態(tài)合金相比，大塊金屬玻璃（BulkMetallicGlass,BMG）具有高強度、高硬度、高彈性模量、高耐磨和耐蝕性等優(yōu)異的性能Fig4金屬玻璃的強度、硬度和彈性模量實驗原理由于大塊非晶（BMG）是不含第二相的單相固體，因此BMG的塑性和韌性很低，在應力作用下易誘發(fā)局域絕熱剪切形成剪切裂紋而突然失效，在斷裂失效前幾乎不展現(xiàn)塑性變形特征，因而大大限制了其作為結構件材料這一巨大的潛在應用領域如何制備出高強韌性鈦基合金？實驗原理鑒于晶體材料中位錯受第二相的阻滯而增殖的原理，在大塊非晶中引入第二相，將抑制單一剪切帶的滑移，促使多重剪切帶的產生和滑移。這樣既保證復合材料具有大塊非晶所具有的高強、高彈、耐磨和耐蝕等特性，同時由于第二相的引入，增加了大塊非晶的塑性Fig5位錯受第二相阻滯增殖原理實驗原理根據(jù)增強相的引入方式，大塊非晶的制備技術可分為外加（Ex-situ）增強相法和內生（In-situ）增強相法。外加增強相法是把陶瓷顆粒和金屬顆粒等加入具有強玻璃形成能力的合金熔體，通過鑄造法獲得BMGCs另一種制備技術是內生增強相法。這種方法是指把某一高熔點組元加入到強玻璃形成能力的合金體系中，在隨后的凝固過程中晶態(tài)增強相從熔體中析出，得到晶態(tài)相增強的BMGCs實驗原理非晶晶化法

K.Lu提出的非晶晶化法（crystallizationfromamorphoussolids，也可稱為內生增強相法）[12]，也是近年來發(fā)展迅速的一種制備納米晶和超細晶塊體材料的新工藝。其原理是通過控制BMG的晶化動力學和晶化熱力學過程，使其晶化析出納米晶或者超細晶Fig6內生BMGMCs的微觀結構示意圖：(a)準晶相，(b)球形納米-微米尺度的晶態(tài)相，(c)樹枝晶相，(d)雙相非晶。實驗原理小結大塊金屬玻璃（BulkMetallicGlass,BMG）的室溫硬度、強度和斷裂韌性遠遠高于同成分的晶態(tài)金屬合金和碳鋼、高強度鋼與工具鋼.然而，由于BMG是不含第二相的單相固體，因此塑性和韌性很低，大大限制了其作為結構件材料這一巨大的潛在應用領域。鑒于晶體材料中位錯受第二相的阻滯而增殖的原理，在BMG中引入第二相，將促使多重剪切帶的產生和滑移。這樣既保證制備的大塊金屬玻璃復合材料（BulkMetallicGlassComposites,BMGCs）具有高強、高彈、耐磨和耐蝕等特性，同時塑性大大提高內容簡介研究背景實驗原理實驗方法123實驗方法(1)機械合金化合成鈦基非晶合金粉末合金體系選為(TiMCuNiAl)1-x-y(TiC)x(TiB)y(M=V，Nb等)，通過理論分析和熱力學計算獲得易于形成寬過冷液相區(qū)的非晶粉末的合金成分，以獲得最佳的增強效果,然后球磨制粉實驗方法(2)放電等離子燒結—非晶晶化法合成高強韌鈦基BMGCs 將鈦基非晶粉末封裝入石墨模具，在高純氬氣保護下，運用SPS固結成形技術，以設定的升溫速率升溫到高溫，先于過冷液相區(qū)溫度范圍內把非晶粉末固結成形為塊狀材料，隨后在這一溫度區(qū)間保溫一定時間合成具有納米和超細晶結構晶化相的BMGCs實驗方法(3)高強韌