大块金属玻璃基复合材料力学性能的研究

发布时间：2017-10-09 15:11

  本文关键词：大块金属玻璃基复合材料力学性能的研究

  更多相关文章： 金属玻璃基复合材料 应力-应变曲线 纳米压痕 加载率 蠕变

【摘要】：金属玻璃由于其特殊的原子结构排布,因此具有优异的物理、化学和力学性能,这为金属玻璃在各个领域的广泛应用奠定了基础。但由于金属玻璃的室温脆性,使得其不能作为承载的结构件,不能充分发挥优势。因此,为增加其塑性,人们在金属玻璃中引入第二相,得到了金属玻璃基复合材料。本文以内生晶相和外加颗粒金属玻璃基复合材料作为研究对象,通过拉伸、压缩和纳米压痕实验及相关的有限元模拟,来研究第二相的加入对金属玻璃塑性的影响,金属玻璃复合材料的拉伸和压缩变形行为。本文的具体工作如下：(1)在已有实验研究的基础上,结合文献中的实验数据,合理选用能够较好反映金属玻璃拉压不对称行为的Drucker-Prager屈服准则。采用ABAQUS中自带的本构模型,分别选用单颗粒和多颗粒两种代表性体积单元来模拟内生晶相块体金属玻璃基复合材料的拉伸和压缩行为。结果表明：采用Drucker-Prager模型能够较好地模拟内生晶相金属玻璃基复合材料拉伸和压缩的应力应变曲线。(2)对Zr55Cu30Ni5Al10金属玻璃及(Zr70Ni10Cu30)84Ta6Al10金属玻璃复合材料进行拉伸、压缩及不同加载速率和最大加载载荷情况下的纳米压痕实验。拉压实验表明：第二相的引入使得金属玻璃的塑性得到很大的提高。纳米压痕实验表明：金属玻璃在压缩下的变形行为具有明显的加载率依赖性和蠕变效应。(3)利用有限元软件ABAQUS模拟外加颗粒的金属玻璃基复合材料的拉伸和压缩行为,并对Zr55Cu30Ni5Al10金属玻璃的纳米压痕过程进行模拟,并结合理论分析硬度与压入深度的关系,进而选用合适的本构模型对金属玻璃压缩变形的率效应和蠕变效应进行了模拟。
【关键词】：金属玻璃基复合材料 应力-应变曲线 纳米压痕 加载率 蠕变
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8;TB33
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究意义12-13
• 1.3 金属玻璃基复合材料的制备方法13-15
• 1.3.1 内生相金属玻璃复合材料的制备13-14
• 1.3.2 外加相金属玻璃复合材料的制备14-15
• 1.4 国内外研究现状15-18
• 1.4.1 实验研究15-17
• 1.4.2 有限元模拟17-18
• 1.5 本论文的主要研究工作18-19
• 第2章 内生晶相BMG复合材料拉压行为的有限元模拟19-34
• 2.1 代表性体积单元的建立22-23
• 2.2 弹塑性本构23-26
• 2.2.1 初始屈服条件23-25
• 2.2.2 后继屈服条件及各向同性硬化模型25-26
• 2.3 有限元模型的建立26-27
• 2.3.1 材料参数的设置26-27
• 2.3.2 边界条件与模型加载27
• 2.4 模拟结果27-33
• 2.4.1 单颗粒模型28-31
• 2.4.2 多颗粒模型31-33
• 2.5 结果与讨论33-34
• 第3章 外加颗粒BMG复合材料的宏微观实验研究34-45
• 3.1 拉伸和压缩实验研究34-38
• 3.1.1 实验材料的制备和加工34-35
• 3.1.2 实验过程35-36
• 3.1.3 实验结果与讨论36-38
• 3.2 纳米压痕实验研究38-44
• 3.2.1 纳米压痕理论38-40
• 3.2.2 实验过程40-41
• 3.2.3 结果与讨论41-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第4章 外加颗粒BMG复合材料力学行为的有限元模拟45-59
• 4.1 拉伸和压缩的有限元模拟45-46
• 4.2 纳米压痕有限元模型的建立46-50
• 4.2.1 几何模型的建立47
• 4.2.2 材料属性47-48
• 4.2.3 网格划分48
• 4.2.4 边界条件48-49
• 4.2.5 加载方式49
• 4.2.6 结果及分析49-50
• 4.3 施加荷载对纳米压痕曲线的影响50-52
• 4.4 锆基块体金属玻璃的纳米压痕率相关行为的有限元模拟52-53
• 4.5 压头尖端曲率半径对纳米压痕实验测量结果的影响53-57
• 4.5.1 理论分析53-56
• 4.5.2 有限元模拟56-57
• 4.6 本章小结57-59
• 结论59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-68
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 马卫锋;寇宏超;李金山;王一川;周廉;傅恒志;;W纤维增强Zr基非晶复合材料的界面研究现状[J];材料导报;2006年04期

2 金泉;覃继宁;张荻;吕维洁;;颗粒和纤维混杂增强复合材料力学性能的三维有限元模拟[J];复合材料学报;2006年02期

3 陈晓华;张保玉;惠希东;;钨丝直径对连续锆基非晶复合材料拉伸行为的影响[J];稀有金属材料与工程;2015年02期

4 张平;李乡安;龙志林;;钨纤维增强块体非晶复合材料压缩变形的有限元分析[J];湘潭大学自然科学学报;2009年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吕艳红;Zr基非晶合金纳米压痕变形行为及有限元模拟[D];湘潭大学;2013年

，

本文编号：1000876