金屬玻璃的塑性變形、玻璃轉(zhuǎn)變以及對(duì)玻璃轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測(cè).pdf

1、金屬玻璃由于其獨(dú)特的性能，具有很高的應(yīng)用價(jià)值，受到廣泛關(guān)注。然而與晶體相比，對(duì)金屬玻璃的理解還十分粗淺。特別是金屬玻璃的塑性變形機(jī)制和玻璃轉(zhuǎn)變過(guò)程是金屬玻璃研究領(lǐng)域的兩個(gè)難點(diǎn)。金屬玻璃的塑性變形有非均勻和均勻兩種形式。兩種形式中，自由體積都對(duì)變形具有重要的影響，但是自由體積具體是如何影響變形的仍不清楚。通常，金屬玻璃是通過(guò)快速冷卻液體并避免結(jié)晶而得到的。在連續(xù)的過(guò)冷過(guò)程中，液體的黏度快速增加，并在特定的溫度下凍結(jié)為非晶態(tài)固體，這一轉(zhuǎn)變被

2、定義為玻璃轉(zhuǎn)變。雖然大量的實(shí)驗(yàn)觀(guān)察到了玻璃轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，并且很多工作試著去解釋這一現(xiàn)象，但是玻璃轉(zhuǎn)變?nèi)匀皇且粋€(gè)不清楚的基本問(wèn)題。我們?nèi)圆恢酪后w是如何以及何時(shí)轉(zhuǎn)變成玻璃的。此外從固態(tài)開(kāi)始的玻璃態(tài)向過(guò)冷態(tài)轉(zhuǎn)變的玻璃轉(zhuǎn)變過(guò)程也是不清楚的。 本文對(duì)金屬玻璃的塑性變形、玻璃轉(zhuǎn)變以及對(duì)玻璃轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下： (1)考慮到在穩(wěn)態(tài)流變過(guò)程中，應(yīng)用的機(jī)械功和穩(wěn)態(tài)時(shí)增加的能量守恒，金屬玻璃的穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力僅依賴(lài)于變形前后約

3、化自由體積的差值，我們發(fā)展了金屬玻璃的平衡流變應(yīng)力和約化自由體積之間的關(guān)系。這一關(guān)系和對(duì)穩(wěn)態(tài)約化自由體積的分析顯示溫度和應(yīng)變速率對(duì)平衡態(tài)流變應(yīng)力的影響可以用兩個(gè)簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系描述。溫度和應(yīng)變速率對(duì)平衡態(tài)流變應(yīng)力的影響應(yīng)歸因于它們對(duì)平衡態(tài)約化自由體積的影響。 (2)研究了約化自由體積和測(cè)試溫度對(duì)金屬玻璃的非均勻變形斷裂強(qiáng)度的影響，提出了一種金屬玻璃斷裂的可能解釋?zhuān)串?dāng)金屬玻璃中自由體積增加到特定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)變得不穩(wěn)定，緊接著發(fā)生斷

4、裂。 (3)對(duì)47種金屬玻璃在絕對(duì)零度時(shí)的剪切模量G(O)和在玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)的剪切模量G(T8)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示，對(duì)于金屬玻璃體系，其玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)的剪切模量和室溫時(shí)的剪切模量之比G(Tg)，G(0)接近0.85這個(gè)常數(shù)。這說(shuō)明金屬玻璃在剪切模量減小到0.85G(0)這個(gè)特定值時(shí)發(fā)生玻璃轉(zhuǎn)變。 (4)從金屬玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變和金屬熔化的相似性出發(fā)，發(fā)現(xiàn)金屬玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和平均熔化溫度呈線(xiàn)性關(guān)系。由于平均熔化溫度可以