塊體非晶合金的室溫壓入力學(xué)行為.pdf

1、當(dāng)熔融的合金以很大的速率冷卻時(shí)，原子來不及有序排列形成晶體，液態(tài)下的無規(guī)則結(jié)構(gòu)被保留下來，形成非晶合金。其原子排列呈長程無序、短程有序狀態(tài)而且不存在晶粒與晶界。其塑性變形局限在狹長的剪切帶內(nèi)。了解剪切帶的微觀機(jī)制對(duì)于研究非晶合金的塑性變形有重要的科學(xué)意義。
　　本文主要研究了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5(Vit105)非晶合金的室溫納米壓痕行為，試圖對(duì)經(jīng)典的鋸齒現(xiàn)象給出一個(gè)合理的物理解釋。設(shè)定的壓痕實(shí)驗(yàn)應(yīng)變率

2、分別為0.002 s-1，0.02 s-1，0.2 s-1，發(fā)現(xiàn)鋸齒的產(chǎn)生具有應(yīng)變率依賴性，隨著應(yīng)變率的降低而越來越明顯。我們把鋸齒特征歸因于材料的剪切帶行為，剪切帶優(yōu)先形核于自由體積富集的區(qū)域，隨著應(yīng)力的施加，自由體積增大，剪切帶得以擴(kuò)展、增殖。在實(shí)驗(yàn)中觀察到有兩種鋸齒特征，一種是平直的鋸齒，主要由單條剪切帶產(chǎn)生;另外一種是斜向上的鋸齒，主要由多條剪切帶的形核、擴(kuò)展及交割形成。在高應(yīng)變率下，由于多重剪切帶的擴(kuò)展，斜向上的鋸齒特征仍然存

3、在，只是它不足以被肉眼觀察到。
　　通過對(duì)3種直徑為2mm，3mm，6mm的柱狀Vit105試樣從中心到邊界分別進(jìn)行納米壓痕實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大尺寸試樣的彈性模量和硬度比小尺寸試樣的高，每個(gè)試樣橫截面中心位置的彈性模量和硬度比邊界位置的高，說明在微觀結(jié)構(gòu)上具有徑向梯度性，且彈性模量和硬度低的位置鋸齒特征比較明顯，暗示此位置由于冷卻速率大而導(dǎo)致自由體積含量比較高。經(jīng)過計(jì)算得出，剪切帶內(nèi)溫度升高0.06 K，小到可以忽略不計(jì)，揭示非晶材料在低