304不锈钢毛细管/Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3块体非晶合金复合材料的制备与性能研究

doi:10.11900/0412.1961.2014.00187

金属学报

2014, Vol. 50

Issue (9): 1087-1094 DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00187

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304不锈钢毛细管/Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃块体非晶合金复合材料的制备与性能研究

马广财¹, 付华萌¹, 王峥², 徐庆亮³, 张海峰¹(

)

1 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室, 沈阳110016
2 沈阳科金新材料有限公司, 沈阳110016
3 中国石油大庆石化分公司腈纶厂, 大庆 163714

STUDY ON FABRICATION AND PROPERTIES OF 304 STAINLESS STEEL CAPILLARY TUBES/Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃ BULK METALLIC GLASS COMPOSITES

MA Guangcai¹, FU Huameng¹, WANG Zheng², XU Qingliang³, ZHANG Haifeng¹(

)

1 Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016
2 Shenyang Kejin Advanced Material Company Limited, Shenyang 110016
3 Petrochina Daqing Petrochemical Company Acrylic Fiber Plant, Daqing 163714

引用本文:

马广财, 付华萌, 王峥, 徐庆亮, 张海峰. 304不锈钢毛细管/Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃块体非晶合金复合材料的制备与性能研究[J]. 金属学报, 2014, 50(9): 1087-1094.
Guangcai MA, Huameng FU, Zheng WANG, Qingliang XU, Haifeng ZHANG. STUDY ON FABRICATION AND PROPERTIES OF 304 STAINLESS STEEL CAPILLARY TUBES/Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃ BULK METALLIC GLASS COMPOSITES[J]. Acta Metall Sin, 2014, 50(9): 1087-1094.

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摘要:

采用渗流法成功制备出不同体积分数的304不锈钢毛细管/Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃块状非晶复合材料, 分析了该复合材料的性能和变形行为. 利用万能力学试验机进行性能测试, 利用白光干涉轮廓测量仪、 X射线三维成像和SEM观察样品表面及断口形貌. 结果表明: 复合材料的塑性得到显著改善, 其中毛细管体积分数为34%时, 复合材料的压缩应变可达约20%, 同时伴有明显的加工硬化现象, 其加工硬化量与毛细管含量有关. 复合材料以近45°的剪切方式断裂, 表面较为平坦, 毛细管撕裂与界面脱粘形成裂纹扩展路径. 剪切带的数量随毛细管体积分数增加而增加, 毛细管包裹的非晶基体发生剪切变形滞后于毛细管外部的基体.

关键词 ： Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃非晶合金, 304不锈钢毛细管, 剪切带, 加工硬化

Abstract：

Different volume fractions of 304 stainless steel capillary tubes/Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃ metallic glass composites were prepared using infiltration method. Their properties and deformation behaviors were investigated systematically. The mechanical properties were performed on materials test machine. Surfaces and fracture morphologies were examined using white light interferometer, X-ray 3D imaging and SEM techniques. The results show that the ductility of composites was improved. The compressive strain of composite reaches 20% when the volume fraction is 34%. The deformation involves obvious work hardening. The amount of work hardening depends on the content of tubes. The composite fails in the shear mode along 45°. The split and debonding of tubes and interfaces act as the propagation way of crack. The amount of shear bands increase as the volume fraction increases. The shear deformation of amorphous in tubes falls behind that out tubes.

Key words： Zr_53.5Cu_26.5Ni₅Al₁₂Ag₃ bulk metallic glass 304 stainless steel capillary tube shear band work hardening

ZTFLH:

TG139.8

基金资助:*国家重点基础研究发展计划项目2011CB606301和中国科学院“百人计划”研究项目资助

作者简介: null

马广财, 女, 1980 年生, 工程师, 博士生

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图1 304不锈钢毛细管/ Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶复合材料的SEM像

图2 室温下304不锈钢毛细管/Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶复合材料准静态压缩应力-应变曲线

表1 非晶合金、304不锈钢毛细管/ Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶复合材料的力学性能

图3 304不锈钢毛细管/ Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶复合材料变形后的SEM像

图4 室温下经历5%压缩变形后不同体积分数304不锈钢毛细管/Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶复合材料侧面的SEM像

图5 304不锈钢毛细管/ Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶复合材料不同变形阶段下侧面形貌及其示意图

图6 毛细管体积分数为34%的304不锈钢毛细管/ Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶复合材料的室温压缩断口形貌

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