铜基块体非晶-纳米晶复合材料制备及组织结构和机械性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科技水平的飞速发展，人们的生活水平日益提高，对材料性能的要求也变得越来越多。在传统的晶态金属材料已经不能在同时在各个方面满足人们的生活需求时，一种新型的金属材料进入了人们的视野，它就是非晶合金。

液态合金在一定条件下,可避免通常的结晶过程(形核和生长),内部原子被“冻结”在液态时所处位置附近,从而形成非晶态结构,因非晶态结构一定程度上保存了液态的结构,所以又称非晶合金为金属玻璃。早在1845年wurtz已经得到非晶合金,只是当时的检测手段无法确定其是非晶结构,kramer在1934年发现非晶态金属膜,后来brenner等采用电沉积法成功制备出了ni-p非晶态合金膜[1],但直到1958年,turnbull等[2]用实验方法分析了过冷对结晶过程及非晶形成的影响,指出液态金属在一定的冷却条件下都可得到非晶态,才正式拉开非晶合金研究的序幕。随后duwez等人于1960年,采用溶体快淬法制得了au-si非晶态合金[3],首次用急冷金属液体(冷却速率达到105~106k/s)手段制备出非晶合金,这种方法实现了制备非晶合金工艺上的突破。但由于该方法对工艺和冷却速率有要求,这很大程度限制了非晶的临界尺寸。对于传统非晶态合金体系来说制备所需的临界冷却速率要达106k/s,因而只能制备粉末、薄带等维数较低的非晶合金,这大大限制了该类材料的应用和发展。

1969年,chen等[4]等通过b2o3反复净化精炼含有pd且具有较高非晶形成能力(glassformingability,gfa)的合金,制备出了pd-si-m(m=ag,cu,au)非晶球,其中pd77.5cu6si16.5的临界直径达到了0.5mm;此后chen利用真空吸祷法制备出了三维尺寸均大于1mm(块体概念)的pd-cu-si块体非晶合金[5],且临界冷却速率低于103k/s从此非晶合金进入了块体时代。经过几十年的发展非晶合金材料的研究不断取得新的成果,从最开始只有20μm厚的au75si25非晶合金薄片到如今临界尺寸可达几个厘米能够满足结构材料应用要求的大块非晶合金,非晶合金材料己成为材料研究领域的一个热点[6-11]。表1.1为高非晶形成能力(临界尺寸大于20mm)的相关信息[12]。此外nobuyukinishiyama等人在2012年发表的文章《theworld'sbiggestglassyalloyevermade》中采用水淬法在石英坩埚中制得长度85mm,直径80mm的pd42.5cu30ni7.5p20圆柱形试样[13]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1、材料制备：优化热处理条件制备铜基非晶-纳米晶复合材料。

2、材料表征：通过差示扫描量热法、x射线衍射、扫描电镜，能谱分析、显微硬度测量等测试技术对铜基块体非晶-纳米晶复合材料的组织结构与机械性能进行分析。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：热处理法制备铜基块体非晶-纳米晶复合材料。

第7－10周：采用dsc、sem/edx、xrd、显微硬度测量等测试技术对铜基块体非晶-纳米晶复合材料组织结构与机械性能进行研究。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]chenhs.glassymetals[j].rep.prog.phys,l980,43:355-359.

[2]turnbulld,cohenmh.concerningreconstructivetransformationandformationofglass.chem.phys,1958,29:1049-1054.

[3]klementw,willensrh,duwezp.non-crystallinestructureinsolidifiedgold-siliconalloys[j].nature,1960,187:869.