具有不同玻璃转变温度的大块金属玻璃的力学性能研究

发布时间：2017-11-13 01:17

  本文关键词：具有不同玻璃转变温度的大块金属玻璃的力学性能研究

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【摘要】：大块金属玻璃(BMGs)由于其优异的力学性能而成为材料科学领域的热点研究内容,比如高强度、高硬度、大弹性极限等。然而,同晶体材料相比,人们对金属玻璃的力学性能及其内部机制仍然缺乏清楚的认识,急需进行系统深入的研究。另外,金属玻璃室温蠕变行为作为材料力学性能的重要一部分,也吸引了大量的关注,但是目前仍然缺乏系统的研究。本工作通过测试具有不同玻璃转变温度的大块金属玻璃的基本参数及其三点弯曲性能,发现(1-Cg)*Vm能够表征金属玻璃的开放体积量,其与Tf和模量均呈现出非常明显的负相关性；泊松比v与塑性具有良好的相关性,即一定程度上,v越大,塑性越好。但是并没有发现Cg或者(1-Cg)*Vm与泊松比v呈现明显的对应关系,表明开放体积并不是决定金属玻璃塑性变形能力的唯一因素。另外,通过研究结构弛豫对Zr-Cu-Ni-Al金属玻璃力学性能的影响,发现结构弛豫会显著降低金属玻璃的开放体积量(1-Cg)*Vm,导致模量增加,泊松比和塑性显著降低,说明对于同一合金成分的金属玻璃而言,开放体积是对其宏观力学性能具有显著影响。采用球压头纳米压痕的试验技术研究不同体系大块金属玻璃的纳米压痕蠕变行为,探寻金属玻璃的蠕变行为与Tg的紧密相关性。发现(1)在具有不同玻璃转变温度的大块金属玻璃中,金属玻璃的纳米压痕蠕变性能对玻璃转变温度具有明显的依赖性,且εs/Pmax能够很好的描述金属玻璃纳米压痕蠕变性能；Tg越高的金属玻璃,平均接触压力Pm,剪切应变γy和杨氏模量Es越大,WSTZ越高,形核点位密度m越小,增加了STZs激活和协同剪切的难度,导致该成分具有更好的抗蠕变性能。(2)同一个成分中,随着PI的增加,Pm和γy线性增大,而Es几乎不变,意味着同模量相比,强度和剪应变对微观结构不均匀性更敏感；另外,随着P1的增大,形核点位密度m减小,同时大的剪切应力降低了STZ的激活能垒WSTZ,结果,尽管形核位点密度m减小,但WSTZ的显著降低最终导致形核速率J的增加；同一成分中,不同位置的抗蠕变性能随着P1没有呈现出特定的变化趋势,这是因为随着P1的增加,激活能WSTZ降低,降低局部区域的抗蠕变性能,而形核点位密度m减小,这又会增强该局部区域的抗蠕变性能,这种相互竞争的关系最终导致不同位置的抗蠕变性能无明显变化趋势。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 许福;龙志林;邓旭辉;张平;;一种铁基块体金属玻璃纳米压痕蠕变行为的加载速率敏感性(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年06期

2 ;Deformation behavior during nanoindentation in Ce-based bulk metallic glasses[J];Chinese Science Bulletin;2006年13期

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本文编号：1178460