專利名稱：一種應(yīng)用循環(huán)載荷方式提高非晶合金塑性的后處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非晶合金材料領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用循環(huán)載荷方式提高非晶合金塑 性的后處理方法。
背景技術(shù)：
塊體非晶合金是一種新型的金屬材料。它所具有的優(yōu)異性能，如高強(qiáng)度、高彈性、 高耐蝕性、優(yōu)異的軟磁性等是傳統(tǒng)金屬所不具備的。它不僅在國防工業(yè)、空間探索、生命科 學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景，而且，還能為相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域開辟新的研究方向 和為重大科學(xué)問題的解決提供新的機(jī)遇和途徑。盡管非晶合金具有許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，但與傳統(tǒng)的鋼鐵金屬材料相比較也有其不足 之處，如非晶態(tài)合金材料的常溫塑性不高，一般低于1 2%。因此嚴(yán)重地影響了非晶合金 的研制和推廣應(yīng)用。如何提高非晶合金的塑性，尤其設(shè)法將其用作于結(jié)構(gòu)材料，提高非晶合 金的塑性到5%以上，具有十分重要的學(xué)術(shù)價(jià)值與應(yīng)用價(jià)值。目前，國內(nèi)外在如何提高非晶合金塑性方面已進(jìn)行了大量研究。主要是采用兩 種途徑一是通過調(diào)整非晶合金的化學(xué)成分來從根本上改善和提高其塑性。目前這個(gè)方 面的研究工作雖然取得了很多進(jìn)展，但仍存在很多困難。要同時(shí)獲得大的非晶形成能力 和好的塑性變形能力十分困難。另一個(gè)方面就是對(duì)制備好的塊體非晶合金材料進(jìn)行一 些后處理，這方面的工作也取得了一定進(jìn)展，如韓國的Kyoimg-Won Park等，采用靜載荷 和保壓來提高塊體非晶合金方面取得了一定效果，但提高的效果不是太大，而且試樣較 小，是將Imm直徑的Cu-Zr (Cu65&35)非晶合金材料提高塑性到5 %左右(Kyoung-Won Parka, Chang-Myeon Leea, Hwi-Jun Kimb, Jae-Hoon Leec, Jae-Chul Lee, A methodology of enhancing the plasticity of amorphous alloys :Elastostatic compression at room temperature, Materials Science and Engineering A, 2009,499 :529_533),而且 時(shí)間較長；另外一類是類似軋制的變形方式——即通過在幾何限制條件下進(jìn)行一定量的 塑性變形，可使經(jīng)過塑性變形后的非晶合金的塑性變形量提高，邱勝寶等采用該方法使 Vitl (Zr41. 2Τ 13. 8Cul2. 5Nil0,0Be22. 5)非晶合金的塑性變形量提高到8 %左右(邱勝 寶，“塊體非晶合金的室溫塑性改善方法研究”，清華大學(xué)博士論文，2009. 05)。雖然采用靜 態(tài)加載和保持的方法能夠提高非晶合金的塑性，但其提高的程度比較有限，處理時(shí)間較長。 因此開發(fā)提高塊體非晶合金塑性變形能力的新方法很有必要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用循環(huán)載荷方式提高非晶合金塑性的后處理方法， 其特征在于，該方法使用循環(huán)載荷方式為非對(duì)稱循環(huán)載荷方式，通過調(diào)整載荷的大小和循 環(huán)周次的多少，來改善非晶合金的塑性，其提高幅度可高達(dá)30倍之多，具體技術(shù)方案如下 首先設(shè)定的循環(huán)載荷應(yīng)力為非晶合金試樣屈服強(qiáng)度的60-90%、循環(huán)加載因子r為 0. 05- . 5、循環(huán)載荷的頻率為5-20Hz及循環(huán)載荷總周次為100-20000次；使用循環(huán)加載裝置對(duì)制備好的非晶合金試樣施加軸向的循環(huán)載荷，從而提高非晶合金材料的塑性，所加載 荷值由公式I計(jì)算，
權(quán)利要求
一種應(yīng)用循環(huán)載荷方式提高非晶合金塑性的后處理方法，其特征在于，該方法使用循環(huán)載荷方式為非對(duì)稱循環(huán)載荷方式，通過調(diào)整載荷的大小和循環(huán)周次的多少，來改善非晶合金的塑性，其提高幅度可高達(dá)30倍之多，具體技術(shù)方案如下首先設(shè)定的循環(huán)載荷應(yīng)力為非晶合金試樣屈服強(qiáng)度σy的60 90％、循環(huán)加載因子r為0.05 0.5、循環(huán)載荷的頻率為5 20Hz及循環(huán)載荷總周次為100 20000次；使用循環(huán)加載裝置對(duì)制備好的非晶合金試樣施加軸向的循環(huán)載荷，從而提高非晶合金材料的塑性，所加載荷值由公式I計(jì)算， <mrow><mi>F</mi><mo>=</mo><mn>0.6</mn><mo>~</mo><mn>0.9</mn><mfrac> <mrow><mi>π</mi><mo>·</mo><msup> <mi>d</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow> <mn>4</mn></mfrac><msub> <mi>σ</mi> <mi>y</mi></msub> </mrow>(公式I)其中，F(xiàn)為載荷，d為非晶合金試樣橫截面實(shí)測(cè)直徑，σy為非晶合金試樣屈服強(qiáng)度；循環(huán)加載因子r為最小載荷/最大載荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用循環(huán)載荷方式提高非晶合金塑性的后處理方法，其特 征在于，所述非晶合金試樣的制備選取柱狀或塊狀非晶合金試樣，測(cè)量和確定其承載截面 積，然后將其切割成長徑比為1-2. 5 1的試樣，再用力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)測(cè)取該試樣的力學(xué)性 能數(shù)據(jù)，包括屈服強(qiáng)度，斷裂強(qiáng)度Qf和壓縮塑性ερ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用循環(huán)載荷方式提高非晶合金塑性的后處理方法，其特 征在于，所述使用的循環(huán)加載裝置為疲勞試驗(yàn)機(jī)或選用能快速循環(huán)加載和靜載的壓力加工 設(shè)備，其中壓力加工設(shè)備為液壓機(jī)或沖壓機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屬于非晶合金材料領(lǐng)域的應(yīng)用循環(huán)載荷方式提高非晶合金塑性的后處理方法。該方法是將所制備的非晶合金材料在循環(huán)載荷的作用下，通過循環(huán)載荷作用處理，提高非晶合金材料的塑性。其中，設(shè)定的循環(huán)載荷最大應(yīng)力為待處理非晶合金材料的屈服強(qiáng)度的60-90％(可根據(jù)公式計(jì)算最大載荷值)，循環(huán)加載因子為0.05-0.5，循環(huán)載荷的頻率為5～20Hz，循環(huán)載荷總周次為100-20000次。通過本方法處理后，材料仍保持非晶結(jié)構(gòu)特征，而壓縮塑性變形能力顯著提高，可提高2～30倍以上，由處理前的小于1％，提高到約3～25％以上。本方法具有操作簡單，成本低，對(duì)試樣無損傷等特征。
文檔編號(hào)C22C43/00GK101967552SQ20101050264
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者姚可夫, 謝克非, 黃天佑, 龔攀 申請(qǐng)人:清華大學(xué)