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锆基块体非晶复合材料的制备及力学性能研究的任务书 任务书 一、研究背景及意义 锆基非晶合金因其高强度、良好的耐腐蚀性、高温稳定性等特点,在核工业、航天航空、高速列车、高速电机、生物医学等领域具有广泛的应用前景。然而,由于其具有熔点高、制备难度大等缺点,限制了其在制造领域的应用,因此,发展锆基合金的新制备方法显得尤为重要。 非晶合金因其具有高强度、优异的抗蚀性、良好的韧性和高温应力软化温度等优良性能,近年来备受关注。在锆基块体非晶合金的制备过程中,合金化关键是选择足够宽的合金化组成成分范围,以防止小区晶化。而非晶化条件的控制也是至关重要的。 因此,本研究旨在利用非晶技术制备锆基块体非晶复合材料,并研究其力学性能和微观结构,为锆基非晶合金材料的应用开发提供支持和参考。 二、研究内容及方法 本研究的主要内容包括锆基块体非晶复合材料的制备及力学性能研究。制备过程采用真空自吸合成法,利用微调功率加热器对合金的均衡化合和加热,制造了不同厚度(≤5mm)的锆基块体非晶合金复合材料。研究将从以下三个方面展开: 1.锆基块体非晶合金的制备工艺 通过调节原料的成分比例和温度等制备条件,寻找到最佳的制备工艺及工艺参数。用X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段研究其结构特征和非晶化程度,并采用微硬度测试和拉伸测试等方法研究其力学性能。 2.利用添加纤维增强材料的方式改善锆基块体非晶合金的性能 在制备过程中添加一定量的纤维材料,如碳纤维、石墨纤维等,用钢针滑轮法制备带纤维的复合材料。探究纤维对复合材料性能的改善效果,并对其力学性能进行测试。 3.研究不同界面处理方法对复合材料力学性能的影响 应用不同的界面处理方法,如化学改性、表面处理等,将添加纤维的锆基块体非晶合金复合材料加工成板材。对不同界面处理方法与不同材料的完全配对,测试其力学性能,并对其形变、断裂机制和残余力学性能进行分析。 三、进度安排 第一年: 1.确定研究方案和技术路线。 2.制备锆基块体非晶合金,并探究制备条件影响因素。 3.对不同条件下制备的锆基块体非晶合金进行表征研究。 第二年: 1.添加纤维材料,制备带纤维的锆基块体非晶复合材料。 2.探究不同类型的纤维对复合材料性能的影响,并进行力学性能测试。 3.分析不同处理方法对复合材料力学性能的影响。 第三年: 1.进一步发展不同界面处理方法的研究。 2.对复合材料的力学性能进行测试和分析。 3.撰写学位论文及论文发表。 四、参考文献 1.Inoue,A.(2013).Stabilizationanddestabilizationofmetallicsupercooledliquidandbulkamorphousalloys.ActaMaterialia,61(3),718-734. 2.Kneissl,A.C.,Li,Y.,Liu,H.Y.,&Ye,H.Q.(2016).EffectsofLaadditionontheglass-formingabilityandmechanicalpropertiesofZr-basedbulkmetallicglasses.JournalofAlloysandCompounds,673,61-65. 3.Chen,W.,Li,C.W.,Liu,C.T.,Liaw,P.K.,&Zhang,Y.(2015).Recentprogressinbulkmetallicglasses:AReview.JournalofMaterialsScience&Technology,31(8),787-799. 4.Dong,Y.,Zhang,Y.F.,&Zhang,X.M.(2019).Microscopicmechanismofindentation-inducedshearbandinginmetallicglasses.JournalofMaterialsScience&Technology,35(7),1426-1439. 5.Zhang,W.,Bao,A.,&Zhang,T.(2016).Synthesisandpropertyofzirconium-basedbulkmetallicglassycomposite.MaterialsTransactions,57(4),505-507.