非晶增强铜基复合材料的设计、制备及成形机制

鉴于非晶合金的优良力学性能（如高强度、高弹性），设计并制备新型的非晶增强铜基复合材料，使其兼具非晶合金的高强度以及铜合金的良好塑性。合理利用非晶合金在过冷液相区间热塑性成形好的特性，开发挤压工艺，使晶体合金与非晶合金进行复合成形。本课题选择铜合金和铜基非晶合金为组元，揭示热稳定性高的铜基非晶合金在过冷液相区间的变形行为和表观粘度与温度之间的内在关联，设计并优化铜合金与铜基非晶合金的挤压成形工艺，研究非晶增强铜基复合材料的成形机制。研究非晶增强铜基复合材料的界面行为，分析其界面结构、界面结合强度及其界面失效机制，以及在应力作用下非晶的剪切带产生、扩展、及其与外层铜合金基体的相互作用。本项目研究成功，可望促进非晶合金的实际应用范围，开拓一条制备复合材料的新途径，揭示非晶合金与晶体合金的成形机制及其界面行为等相关领域的基础理论，具有重大的学术价值，并促进江西地方特色铜加工产业的进一步发展。

本课题研究了一种新型的非晶增强铜基复合材料的设计、制备及其成形机制。本研究合理地利用了大块非晶合金在过冷液相区间具有超塑性流变性能的特点，通过研究热稳定性高的铜基大块非晶在过冷液相区间的变形行为和表观粘度与温度之间的内在关联，采用挤压成形工艺，与铜合金复合挤压成形。通过优化挤压工艺参数，研究了非晶增强铜基复合材料的成形机制，成功制备出非晶增强铜基复合材料棒状样品和板状样品。本课题采用了光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和万能力学试验机等测试分析手段和方法，对非晶增强铜基复合材料进行了结构表征、界面分析和力学性能测试，获得了非晶与铜之间的界面结构模型，在过冷液相区间挤压变形，形成了200nm厚度的冶金结合层；阐明了非晶体积份数对复合材料力学性能的影响规律，符合复合材料的混合准则；获得了复合材料的界面结合强度，最大的界面强度为50-60MPa；揭示了复合材料变形过程中界面失效机制。通过本项目的实施，发表论文23篇，其中14篇SCI，4篇EI，培养“香江学者”1名，顺利完成项目的预期目标。同时，本项目加深了与法国的国际合作与交流，为后续工作奠定基础。