幾種大塊非晶合金宏微觀變形行為的研究.pdf

1、塊體非晶合金具有優(yōu)異的物理、化學(xué)及力學(xué)性能,在基礎(chǔ)科學(xué)和實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域越來越受到人們的關(guān)注。然而塊體非晶合金室溫下缺乏明顯的塑性變形,從而限制了其作為結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際中的應(yīng)用。因此,研究非晶合金的塑性變形機(jī)理和尋找提高塑性的途徑是目前研究的熱點(diǎn)問題。本文利用微納米壓痕方法和宏觀單軸壓縮方法,系統(tǒng)地研究了多種塊體非晶合金體系的宏微觀塑性變形行為。重點(diǎn)研究了非晶合金的壓力敏感性(pressure sensitivity),探討了其壓力敏感因子和

2、硬化指數(shù)的物理本質(zhì)及其影響因素;分析了具有不同壓力敏感因子的非晶合金的剪切帶形貌與演變規(guī)律;研究了玻璃轉(zhuǎn)變溫度,結(jié)構(gòu)弛豫對非晶變形的影響;初步研究了非晶的擠壓變形行為。主要結(jié)論如下:
　　1、非晶合金的變形表現(xiàn)出壓應(yīng)力敏感性,其壓力敏感程度可以用壓力敏感因子來表征,壓力敏感因子與非晶結(jié)構(gòu)密切相關(guān),隨著非晶結(jié)構(gòu)弛豫程度的提高,壓力敏感因子增加,壓力敏感因子大小反映了非晶在變形過程中的原子運(yùn)動摩擦力的大小;
　　2、在壓痕變形條

3、件下,非晶剪切帶的形貌和演化與非晶的壓力敏感因子密切相關(guān)。在維氏壓痕和洛氏壓痕變形條件下,剪切帶夾角的變化隨著壓力敏感因子增加而減小,而在納米壓痕法變形條件下,其深度載荷曲線的曲率隨壓力敏感因子變化而變化。通過對壓痕周圍剪切帶夾角的測量,可確定非晶材料的壓力敏感因子;
　　3、非晶合金在納米壓痕試驗(yàn)過程中的鋸齒流變現(xiàn)象與合金體系的玻璃轉(zhuǎn)變溫度有關(guān),具有適中玻璃轉(zhuǎn)變溫度的合金體系表現(xiàn)出顯著的鋸齒流變特征,而鋸齒流變現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅與加

4、載條件有關(guān),還與非晶的結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨著非晶結(jié)構(gòu)弛豫程度的增加,出現(xiàn)鋸齒流變的臨界加載速率降低;
　　4、在La基、Zr基和Ni基非晶合金的納米壓痕周圍,可觀察到明顯的材料堆積(pile-up)形貌特征,其pile-up高度與非晶合金的硬化指數(shù)有關(guān);
　　5、含原位生長晶化相的Nd基和Zr基塊體非晶合金表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度和室溫塑性,其宏觀塑性變形和力學(xué)性能與晶化相的尺寸、體積分?jǐn)?shù)等密切相關(guān);
　　6、Zr基塊體非晶的擠壓變形