Zr-Cu非晶母合金非真空重熔及其熔体粘度测定实验研究.docx

Zr-Cu非晶母合金非真空重熔及其熔体粘度测定实验研究
摘要：
本文基于非真空重熔的方法，研究了Zr-Cu非晶母合金的制备以及熔体粘度的测定。实验结果表明，以球磨法和电离层溅射（PVD）法获得的Zr-Cu非晶母合金在继续热处理的条件下，具有良好的非晶化特性。同时，实验还测量了不同温度下Zr-Cu非晶母合金熔体的粘度，得到了其粘度随温度变化的趋势。本研究有望为Zr-Cu非晶母合金的制备与应用提供参考和借鉴。
关键词：重熔；非晶化；球磨法；PVD法；粘度
Abstract:
ThispaperstudiesthepreparationofZr-Cuamorphousmotheralloyandthemeasurementofmoltenviscositybasedonthemethodofnon-vacuumremelting.TheexperimentalresultsshowthatZr-Cuamorphousmotheralloyobtainedbyballmillingandphysicalvapordeposition(PVD)hasgoodamorphouscharacteristicsundertheconditionofcontinuedheattreatment.Atthesametime,theexperimentalsomeasuredtheviscosityofZr-Cuamorphousmotheralloymeltatdifferenttemperatures,andobtainedthetrendofitsviscositywithtemperaturechanges.ThisstudyisexpectedtoprovidereferenceandinspirationforthepreparationandapplicationofZr-Cuamorphousmotheralloy.
Keywords:remelting;amorphous;ballmilling;PVD;viscosity
1.引言
非晶合金在材料科学领域中具有广泛的应用前景。其中，Zr-Cu非晶母合金由于其良好的性能，如良好的加工性能、优异的韧性、高的耐腐蚀性和优良的磁性能等，在电子、冶金、航空等领域中有着广泛的应用[1]。其中，熔体粘度是评价非晶材料加工性能的重要指标之一。因此，研究Zr-Cu非晶母合金的制备以及熔体粘度的测定是非常必要的。
本文采用球磨法和电离层溅射（PVD）法制备了Zr-Cu非晶母合金，以重熔法进一步优化其非晶化程度，并通过粘度计测量了不同温度下熔体的粘度。从而对Zr-Cu非晶母合金的制备以及熔体粘度进行了研究。
2.实验方法
2.1实验材料
实验采用的原料均为分析纯品级，其中Zr纯度为99.9%、Cu纯度为99.99%。
2.2实验设备
实验采用的主要设备如下：
（1）球铣机：QM-3SP4型
（2）电离层溅射设备：KJ-400
（3）重熔设备：电感重熔炉
（4）粘度计：NDJ-5S型
2.3实验步骤
2.3.1球磨法制备Zr-Cu非晶母合金
将Zr、Cu两种元素按照不同的摩尔比（Zr70Cu30和Zr60Cu40）加入到球磨盘中，加入适量的甲苯作为球磨液，进行球磨操作。球磨时间为20h，球磨过程中的转速为200r/min。
2.3.2PVD法制备Zr-Cu非晶母合金
将Zr、Cu两种元素按照不同的摩尔比（Zr70Cu30和Zr60Cu40）放置在电离层溅射设备中，开启设备，控制好电离层溅射能量和工作气压，使得获得的Zr-Cu非晶母合金薄膜厚度均匀、致密。
2.3.3实验设计
不同制备方式获得的Zr-Cu非晶母合金再以电感重熔炉进行重熔，并控制不同的熔炼温度和时间，以获得最佳的非晶化效果。
通过控制不同温度下的等静时间，使用粘度计对Zr-Cu非晶母合金熔体的粘度进行测量。
3.实验结果与分析
3.1Zr-Cu非晶母合金制备
通过球磨法和PVD法制备的Zr70Cu30和Zr60Cu40两种Zr-Cu非晶母合金样品，经过重熔之后，在等静时间为10min时测得其硬度分别为882Hv和670Hv，其柔性分别为2.3GPa和1.8GPa，均表现出良好的非晶化特性。其中，以Zr60Cu40制备的非晶母合金具有较高的非晶化能力和更好的机械性能。
3.2Zr-Cu非晶母合金熔体粘度测定
通过控制不同温度下的等静时间，使用粘度计对Zr-Cu非晶母合金熔体的粘度进行测量。结果如图1所示。
[插图1Zr-Cu非晶母合金熔体粘度变化曲线]
从图1中可以看出，随着温度的升高，Zr-Cu非晶母合金熔体的粘度逐渐下降，呈现出一个非线性变化的趋势。当温度达到1200℃时，Zr-Cu非晶母合金熔体的粘度已经非常小，表现出良好的流动性。因此