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镁基非晶态合金因具有轻质高强度的优点,同时又表现出较强的玻璃形成能力而受到关注,但由于金属玻璃类似于脆性材料的力学行为,限制了它的应用。本工作通过对材料的设计,使镁基金属玻璃复合材料具有了超过GPa的强度及塑性。基体合金分别选取Mg65Cu20Zn5Y10和Mg65Cu7.5Ni7.5Zn5Ag5Y10,增强体颗粒为SiC和TiB2。经铜模浇铸后,增强体颗粒均匀分布在镁基金属玻璃基体上,其中TiB2颗粒的体积分数可达到30%。采用X射线衍射(XRD)对铸态圆棒横截面进行分析,由差示扫描量热计(DSC)表征评价块体金属玻璃及其复合材料的玻璃转变与晶化行为。室温轴向压缩试验确定材料的压缩性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的微观形貌和断裂表面。
研究表明TiB2颗粒可用作为Mg基金属玻璃的优选增强体,第二相的引入并未对镁合金基体的玻璃形成能力造成不良的影响,材料的密度没有明显增加。在加入TiB2的金属玻璃复合材料中,随着TiB2颗粒体积分数的增加,复合材料的压缩强度提高,最大值为1300MPa,是单相金属玻璃的两倍多。同时,与在弹性形变阶段就发生断裂的金属玻璃相对照,复合材料最大的塑性应变达到3.2%。颗粒阻碍剪切带的扩展和由于TiB2颗粒与基体间错配产生的应力使多重剪切带萌生是材料强/韧性提高的原因。压缩剪切平面与载荷方向夹角约为41°,服从莫尔-库仑判据。金属玻璃复合材料的比强度约为3.5×105N·m·kg-1,远高于工程镁和铝合金,甚至高于Zr基块体金属玻璃。