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1、天津理工大学本科毕业论文选题审批表届：2011 学院（系）：材料学院 专业：材料成型及控制工程 2010年 10月 22日学生姓名 学号20070655指导教师 职称讲师所选题目Zr基非晶合金的制备及晶化研究题目来源 生产实践（科学技术、生产实践、实验室建设、社会经济、自拟、其它）选题理由（选题意义、拟解决的问题、对专业知识的综合训练情况等）：非晶合金具有高强、高弹、耐磨和耐蚀等优良特性，这些优异性能使其在精密零件、机械零件、要求耐磨和耐蚀的机械滑动材料、体育用品、磁性材料、传感材料和生物材料等领域具有广阔的应用前景。但块体非晶合金的形成能力较低，限制了其大规模生产。因此，非晶合金的制备以及提
2、高非晶合金的形成能力，具有重大的科学意义；同时，非晶合金晶化的研究，可为其在工程上应用奠定基础。 另外，通过该课题的研究，可以更好地理解材料学、材料成形原理，以及材料力学性能等专业知识，培养科学研究的能力。签字： 2010 年 10 月 22 日指导教师意见院（系）专家组意见教研室（研究所）意见选题合理，适中。签字： 2010年 10月 22日签字：年 月 日签字：年 月 日注：（1）“选题理由”由拟题人填写。 （2）本表一式二份，一份院系留存，一份发给学生，最后装订在毕业设计说明书（毕业论文）中。 天 津 理 工 大 学本科毕业论文任务书题目：Zr基非晶合金的制备及晶化研究学生姓名 届 20
3、11 学院 材料科学与工程 专业 材料成型及控制工程 指导教师 职称 讲 师 下达任务日期 2010 年10月13日 天津理工大学教务处制一、毕业论文内容及要求非晶合金具有高强、高弹、耐磨和耐蚀等优良特性，这些优异性能使其在精密零件、体育用品、磁性材料和生物材料等领域具有广阔的应用前景。但块体非晶合金的形成能力较低，限制了其大规模生产。因此，非晶合金形成能力一直是块体非晶合金成功开发出来后人们研究的重点。通过本课题的研究，要求在查阅文献、调研的基础上了解非晶合金的制备方法，同时要求学生利用已学过的知识对影响非晶形成能力的元素进行分析；熟悉和掌握液态金属成形的几种方法，特别是快速成形原理与方法；
4、了解成形方法组织力学性能之间关系；培养学生独立分析问题、解决问题的能力以及动手操作的能力；完成论文研究和写作。(二) 毕业论文要求1. 查阅国内外相关文献，了解其发展研究现状，同时有针对性进行调研，完成开题报告及调研报告（字数不少于4000字）；2. 将英文文献资料翻译成中文（中文字数不少于3000字）；3. 检查、修改开题报告和英文翻译，进一步确定研究方案；4. 按时完成研究内容；5. 在试验、分析的基础上总结完成毕业论文草稿；6. 完成毕业论文的修改、完善；7完成毕业论文，论文字数不少于1-2万字；8. 准备答辩。二、毕业论文进度计划及检查情况记录表序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查
5、日期检查人签名12010.10.142010.11.18选择毕业论文题目，完成毕业论文任务22010.11.192011.01.16查阅相关资料，调研，准备开题报告、完成英文翻译32011.01.172011.03.15完成开题报告、制定非晶制备参数42011.03.152011.03.20制备锆基非晶试样52011.03.202011.04.10进行显微组织分析和性能测试62011.04.102011.04.20非晶晶化研究72011.04.202011.05.15分析结果，得出结论82011.05.152011.06.15完成毕业论文92011.06.16准备毕业论文答辩注：（1）表中“实
6、际完成内容”、“检查人签名”栏目要求用笔填写，其余各项均要求打印。 （2）毕业设计（论文）任务书一式二份，一份学院系留存，一份发给学生，任务完成后装订在毕业设计说明书（毕业论文）内。天津理工大学本科毕业论文开题报告届： 2011 学院（系）： 材料学院 专业： 材料成型及控制工程 2011年 3 月 5 日 毕业论文题目Zr基非晶合金的制备及晶化研究学生姓名王东博学号20070655指导教师王志华职称讲师1、国内外发展状况虽然非晶合金具有很好的优点，但他仍然具有很大的不足，限制着他的发展。最大的挑战有两个。第一个是非晶合金的成性能力，非晶合金体系的非晶成型能力严重影响着非晶合金的尺寸。因为如果
7、成型能力强，则需要的冷却速度较小过冷温度区间也相对较宽，可以得到大块的非晶合金。若成型能力弱，则需要更严格的制备条件，就无法得到体积较大的非晶合金，很大程度上限制着他的应用。第二个是非晶材料的塑性问题，非晶材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能可以作为结构材料，但由于非晶材料中没有位错等缺陷，导致其塑性变形能力很差，这也是亟需改善的方面。除了为了解决这两个问题以外，也有大量学者研究如何提高非晶合金的某种性能，比如软磁性、超导性等。也有大量学者在研究非晶合金各种行为的理论，如压缩、拉伸行为等，并且都提出了自己的假设，但总体来说仍没有一个统一的认识。非晶的历史当以美国Duwez教授发明用快淬工艺制备非
8、晶态合金为始，1938年Kramer首次报道了用蒸发沉积法制备出了非晶态薄膜，此后Brenner等采用电沉积法制备出了Ni-P非晶态薄膜。非晶软磁合金的发展大体上经历了两个阶段：第一个阶段从1967年开始1969年，Zr基非晶合金的制备有了突破性进展，pond等用轧辊法制备出长达几十米的非晶薄带。由于受到极高的临界冷却速率的限制，在一段时期内，能够得到丝、粉末或箔材等非晶合金。假如定义毫米尺度作为块体的话，具有毫米级直径的非晶棒首先是由贝尔实验室的Chen，1974年在约100000的速度制备出了厘米级的pd-ni-p非晶。2000年Inouc课题组成功发展了高强度的cu-zr-ti合金和co
9、zrtab块体非晶合金，2003年橡树岭国家实验室的Lu和Liu使Fe基非晶的尺寸从毫米推进到厘米级，最大直径可达12，我国哈尔滨工业大学的沈军将Fe基块体非晶合金的尺寸提高到16，2004年Johnoun载Pt基合金系中发现了具有高压缩塑性达到了20%，突破了过去块体非晶合金压缩塑性一般小于25的瓶颈。2、合金基本制备方法：1）石英管水淬法水淬是将合金置于石英管中，将合金熔化后连同石英管一起淬入水中，以实现快速冷却，所形成大块非晶合金表面光亮，有金属光泽。该方法是制备金属玻璃的一个常用的方法，美国的加州理工学院的Johnson研究小组就是用该方法首次研制出了直径为14mm的Zr41.2Ti1
10、3.8Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金(V1合金)。2）铜模激冷法由于铜的蓄热系数较大，合金液体进入铜模内可以得到很大的冷却速率，因此普遍用来制备非晶合金。如果用水冷铜模，效果更好。根据实现方式的不同又可分为真空吸铸、射流、压力铸造法、定向凝固法和磁悬浮熔炼铜模法等。3）压力铸造法：是在合金熔化后，利用压头以一定的速度和压力将熔体快速压入铜模型腔中，使其强制冷却，以实现快速冷却形成非晶合金。其特点是充型速度快，并保持一定的压力，合金液充填性好，可以直接制作较复杂形状的大尺寸的非晶合金零部件。4）定向凝固铸造法是一种可以连续制备大块非晶合金的方法。采用这种方法要控制定向凝固速率和固液
11、界面前沿液相温度梯度，而定向凝固所能达到的冷速率可以通过这两个参数乘积进行估算，即Rc=GV，可见温度梯度G越大，定向凝固速率V越快，冷却速率Rc则越大。5）磁悬浮熔炼铜模法是熔体与坩埚壁无接触或软接触，熔体温度可通过非接触方式测量，熔体在合适温度喷吹到下部铜模中。该法的优点是熔体不与坩埚壁接触或软接触、避免了淬态异质形核，有利于玻璃形成，不足之处在于受到悬浮能力的限制。只能制备比较小的样品， Mg基和Zr基合金可以做出直径为4mm试棒或4mmX6mm截面的板状完全非晶样品。6）石墨坩埚激冷法陈德民等针对电弧熔炼铜模吸注成型工艺所存在的铜模被预先加热、熔融态母合金成分及温度不均匀、坯锭不同部位
12、冷却速度不一致等现象，利用石墨导电性好、蓄热量大、熔点高的特性，探索了在石墨坩埚中进行电弧熔炼，合金液直接浇注进入水冷铜模并吸注成型的制备工艺。7）落管法 具体方法是将样品密封在适应管中，内部抽成真空获充保护气体。先将样品在石英管上端熔化，然后让其在石英管中下落，并在下落过程中完成凝固过程。下落速度的控制通过落管内的气压调节来实现。该方法可以消除坩埚壁诱发的非均匀形核，可用研究非晶相的形成动力学、过冷熔体的非平衡凝固过程。8）粉末冶金法粉末冶金技术就是把非晶态粉末装入模具后进行一定的工艺成型，如温挤压、动力压实、粉末轧制、压制烧结等技术。用粉末冶金技术其基本原理是利用非晶态固体在过冷液相区么T
13、x(即玻璃转变温度Tg与起始晶化温度Tx的间隔)内有效粘度大幅度下降的特性，施加一定的压力使材料发生均匀流变，从而复合为块体。显然，该方法只适于Tx大的合金系。由于非晶合金硬度高，粉末压制后的密度受到限制，烧结温度不能超过非晶合金的晶化温度，所以压制后的强度一般要比非晶颗粒本身的强度低。有时在烧结时加入的粘接剂也会对成品的非晶合金块产生影响。9）固态反应制备块体非晶此方法是利用扩散反应动力对固态晶体进行各种无序化操作，使之演变为非晶相，从而实现由固态晶体直接转化为固态非晶体。原理上，固态反应可以制备出任意尺寸、形状的非晶合金块，但并不是任何一种合金都可以制成非晶体合金块，有些是不易制备且生产的
14、效率有待进一步提高，对二元或三元合金中原子的扩散，非晶体的形核和生长的机理也有待进一步的研究。10）非晶条带直接复合爆炸焊接是一种新的工艺，在公测后能够领域得到广泛应用，其基本原理：在地面基础上的多层金属板以一定的间隙、距离支持起来，当均匀放在复板上的炸药被地雷管引爆后，将一部分能够传给复板，由于基板和复板间高速、高压和瞬时的撞击，在接触面发生物理和化学变化过程，使之焊接在一起。11）从液相中直接制取许多学者已找到从液相中直接制取大块非晶的方法。如：增加合金组元数量用来降低熔体的熔点，提高合金的玻璃化温度，可以使合金更容易直接过冷的奥Tg以下而不结晶；选择合理的原子尺寸配合，以便构成更加紧密的无序堆积，导致自由体积减小，流动性更小，从技术上抑制非均匀形核等。3、非晶合金晶化由于非晶态合金在热力学上是非平衡的亚稳态结构，在一定条件下，会发生非晶结构向晶态的转变即发生晶化。3.1热致晶化分步退火法（Step Annealing）是在等温退火的基础上改进的1 种方法，是指将非晶样品在较低温度下等温退火一定时间，然后再在较高温度
