液态氢化非晶合金玻璃形成能力及力学性能改善机理
发布时间：2022-02-17 22:59
非晶合金作为潜在的结构材料,需在保持高强度的前提下提升其塑性变形能力,但如大多数的材料一样,这两个性能总是相互排斥的。然而,通过采用液态氢化方法（一种在氢/氩混合气氛下进行的氢微合金化技术）,不仅能够制备出强度更高且塑韧性能更好的非晶合金,还同时提升了其玻璃形成能力。但是,目前对非晶合金无定形结构中原子排布隐藏序的有限理解无法从根本上洞悉上述现象的内在起源。为此,本论文的主要研究工作集中在:（i）对非晶无定形结构进行整体描述,并据此定义出非晶合金中软区的结构特征;（ii）氢微合金化后非晶合金玻璃形成能力改善的热力学、动力学以及结构因素;（iii）非晶合金所表现出的氢依赖变形行为的结构起源。首先,利用分子动力学模拟方法创建了不同非晶合金样品的三维原子模型,并根据配位多面体的向错密度将无定形结构中原子细分为六大类进行研究,发现在纳米尺度范围内存在一种规律性的空间分布花样,本文称之为“梯度原子堆垛结构”。非晶态局域结构表现为从松散原子堆垛到致密原子堆垛的渐变行为,相应的原子性能同样满足梯度演变规律。据此,非晶合金内部结构可具体分割成三类可识别区域:类固态区、过渡态区以及类液态区,每一个区域具...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的
1.2 过冷液体及玻璃转变的特征
1.2.1 热力学特征
1.2.2 动力学特征
1.2.3 结构特征
1.3 非晶合金的结构及形变机制
1.3.1 非晶合金的原子结构特点
1.3.2 非晶合金形变的结构起源
1.3.3 非晶合金形变与弛豫行为的关联
1.4 非晶合金的氢化研究进展
1.4.1 氢在非晶合金中的占位与迁移
1.4.2 氢对非晶合金物理性能的影响
1.5 本文的主要研究内容及意义
第2章 计算机模拟方法与实验技术
2.1 模拟与分析方法
2.1.1 分子动力学模拟
2.1.2 结构分析方法
2.2 实验制备及测试技术
2.2.1 液态氢化技术
2.2.2 分析测试技术
第3章 非晶合金中原子堆垛特点及动力学响应
3.1 引言
3.2 实施方案
3.3 非晶合金中原子的分类
3.4 非晶合金的“梯度原子堆垛结构”模型
3.5 非晶合金中原子动力学响应的梯度演变
3.6 非晶合金中软区的结构与量化
3.7 应用实例
3.8 本章小结
第4章 液态氢化非晶合金玻璃形成能力提高内在机理
4.1 引言
4.2 实施方案
4.3 氢致过冷液体热力学行为变化分析
4.4 氢致过冷液体动力学行为变化分析
4.5 氢致过冷液体结构变化分析
4.5.1 Zr-Cu体系
4.5.2 Ni-Al体系
4.6 本章小结
第5章 液态氢化非晶合金力学性能改善内在机理
5.1 引言
5.2 实施方案
5.2.1 实验制备与表征
5.2.2 分子动力学模拟
5.3 氢致非晶合金强度和塑韧性同时提升的结构起源
5.3.1 实验测试结果分析
5.3.2 计算模拟结果分析
5.4 Zr含量对非晶合金氢化力学行为的影响
5.4.1 力学加载与局域原子应变响应
5.4.2 构型势能与柔性体积
5.4.3 原子结构
5.5 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]Flow units as dynamic defects in metallic glassy materials[J]. Zheng Wang,Wei-Hua Wang. National Science Review. 2019(02)
[2]Fast secondary relaxation and plasticity initiation in metallic glasses[J]. Ji Chao Qiao,Xiao Di Liu,Qing Wang,Chain Tsuan Liu,Jian Lu,Yong Yang. National Science Review. 2018(05)
[3]不均匀性:非晶合金的灵魂[J]. 管鹏飞,王兵,吴义成,张珊,尚宝双,胡远超,苏锐,刘琪. 物理学报. 2017(17)
[4]非晶中结构遗传性及描述[J]. 武振伟,李茂枝,徐莉梅,汪卫华. 物理学报. 2017(17)
[5]非晶合金及合金液体的局域五次对称性[J]. 李茂枝. 物理学报. 2017(17)
[6]The β-relaxation in metallic glasses[J]. Hai Bin Yu,Wei Hua Wang,Hai Yang Bai,Konrad Samwer. National Science Review. 2014(03)
[7]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
本文编号：3630260
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的
1.2 过冷液体及玻璃转变的特征
1.2.1 热力学特征
1.2.2 动力学特征
1.2.3 结构特征
1.3 非晶合金的结构及形变机制
1.3.1 非晶合金的原子结构特点
1.3.2 非晶合金形变的结构起源
1.3.3 非晶合金形变与弛豫行为的关联
1.4 非晶合金的氢化研究进展
1.4.1 氢在非晶合金中的占位与迁移
1.4.2 氢对非晶合金物理性能的影响
1.5 本文的主要研究内容及意义
第2章 计算机模拟方法与实验技术
2.1 模拟与分析方法
2.1.1 分子动力学模拟
2.1.2 结构分析方法
2.2 实验制备及测试技术
2.2.1 液态氢化技术
2.2.2 分析测试技术
第3章 非晶合金中原子堆垛特点及动力学响应
3.1 引言
3.2 实施方案
3.3 非晶合金中原子的分类
3.4 非晶合金的“梯度原子堆垛结构”模型
3.5 非晶合金中原子动力学响应的梯度演变
3.6 非晶合金中软区的结构与量化
3.7 应用实例
3.8 本章小结
第4章 液态氢化非晶合金玻璃形成能力提高内在机理
4.1 引言
4.2 实施方案
4.3 氢致过冷液体热力学行为变化分析
4.4 氢致过冷液体动力学行为变化分析
4.5 氢致过冷液体结构变化分析
4.5.1 Zr-Cu体系
4.5.2 Ni-Al体系
4.6 本章小结
第5章 液态氢化非晶合金力学性能改善内在机理
5.1 引言
5.2 实施方案
5.2.1 实验制备与表征
5.2.2 分子动力学模拟
5.3 氢致非晶合金强度和塑韧性同时提升的结构起源
5.3.1 实验测试结果分析
5.3.2 计算模拟结果分析
5.4 Zr含量对非晶合金氢化力学行为的影响
5.4.1 力学加载与局域原子应变响应
5.4.2 构型势能与柔性体积
5.4.3 原子结构
5.5 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]Flow units as dynamic defects in metallic glassy materials[J]. Zheng Wang,Wei-Hua Wang. National Science Review. 2019(02)
[2]Fast secondary relaxation and plasticity initiation in metallic glasses[J]. Ji Chao Qiao,Xiao Di Liu,Qing Wang,Chain Tsuan Liu,Jian Lu,Yong Yang. National Science Review. 2018(05)
[3]不均匀性:非晶合金的灵魂[J]. 管鹏飞,王兵,吴义成,张珊,尚宝双,胡远超,苏锐,刘琪. 物理学报. 2017(17)
[4]非晶中结构遗传性及描述[J]. 武振伟,李茂枝,徐莉梅,汪卫华. 物理学报. 2017(17)
[5]非晶合金及合金液体的局域五次对称性[J]. 李茂枝. 物理学报. 2017(17)
[6]The β-relaxation in metallic glasses[J]. Hai Bin Yu,Wei Hua Wang,Hai Yang Bai,Konrad Samwer. National Science Review. 2014(03)
[7]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
本文编号：3630260
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3630260.html
