بررسي خواص مكانيكي و مورفولوژي سطح شكست آلياژ امورف توده اي پايه زيركونيوم

Mechanical properties and fracture surface morphology of Zr-based Bulk Metallic Glass

آلياژهاي آمورف توده اي با تركيب (%Zr60-Cu30-x-Fex-Al10 (x=0, 2.5, 5 at به روش ريخته گري قالب مسي در كوره ي ذوب خلاء قوسي (VIM) توليد شدند. ار الگوي تفرق اشعه ايكس (XRD) و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) براي بررسي و تعيين ساختار نمونه ها استفاده شد. وجود پيك پهن هاله اي مانند در منحني XRD و عدم كنتراست فازي در تصوير SEM مويد ساختاري كاملا آمورف است. سختي نمونه ها به روش ويكرز اندازه گيري شد و تست فشار نيز بر روي سه نمونه با نسبت ارتفاع به قطر 1:2 انجام شد. مورفولوژي سطح شكست نيز به كمك SEM مطالعه شد. نتايج نشان داد كه باافزايش Fe از صفر تا 5at%، استحكام شكست و سختي نيز بترتيب از 1/33GPa به 1/55GPa و 508HV به 530HV افزايش مي يابد. تصاوير SEM دو نوع مورفولوژي رگه اي و رودخانه اي مانند را كه خاص فلزات آمورف است نشان ميدهد. از بين اين دو، الگوي رگه اي سطح وسيع و گسترده اي از مورفولوژي شكست را تشكيل مي دهد. زاويه ي شكست نمونه ها از زاويه ي بيشترين تنش برشي (45) منحرف شده و در زاويه ي 42 درجه شكست رخ ميدهد كه از ويژگي هاي متمايز ديگر اين نوع فلزات بشمار مي رود.

The Zr60Cu30-xFexAl10 (x= 0, 2.5, 5 at %) Bulk Metallic Glasses (BMGs) were prepared through water-cooled copper mold suction casting by arc vacuum furnace. X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM) were used to confirm the amorphous structure of the as-cast samples. To measure mechanical properties, Vickers hardness and compression tests of BMGs were carried out. The results showed that by increasing the amount of Fe up to 5 at%, fracture strength and hardness increase from 1.33 GPa to 1.55 GPa and 508 to 530 HV, respectively. The fracture surface morphology of amorphous alloys after compression test was investigated by SEM. The SEM images of fracture surfaces display two different distinct patterns: vein-like and river-like features which are specifications of bulk amorphous alloys. From these, the vein pattern devotes the wide area of fracture surface. The fracture angles deviate from maximum shear stress (45) and appear at 42 degree that is other distinct specifications of metallic glass.