非晶态合金中剪切带形成的弹塑性相变模型

发布时间：2020-04-20 22:04

【摘要】：应变局部化现象已经在很多实验和自然界中广泛地观察到,比如NiTi合金中的折曲带,单向纤维增强复合材料中的折曲带,岩石层中的折曲带,细晶粒低碳钢中的lüders带,砂土试件中的剪切带等等。当材料中有应变局部化现象时,“带”和“带外”的区域可以看作两相分片均匀变形,这两个区域应力和应变不同,“带”内的材料变形更大。求得这两个区域的应力与应变对了解材料的力学行为、提高材料应用安全性有巨大帮助。非晶态合金,又名金属玻璃,是一种由多种金属混合制成的非晶材料。非晶态合金最早的发现是在50多年前。非晶态合金的出现给物理学、材料学等领域注入了新鲜的血液,丰富它们的研究内容。非晶态合金具有高强度、高断裂韧性、耐腐蚀等特性,因此它引起了众多学者的关注和兴趣。许多学者的实验表明,轴向拉压的非晶态合金中会出现剪切带,这些剪切带是一种应变局部化现象。有学者指出非晶态合金中的剪切带是影响其塑性变形的关键因素,非晶态合金的塑性变形主要集中在剪切带中,非晶态合金的断裂也往往沿着主剪切带方向。所以,研究非晶态合金中剪切带的变形对非晶态合金的推广与应用有很大帮助。本文把剪切带看作是应变局部化现象,把非晶态合金中的剪切带以及剪切带以外的区域看作不同的两相,剪切带的出现看作是一种相变行为,用相变理论的条件来研究剪切带的变形。剪切带出现时,剪切带边界处位移连续但是变形梯度不连续,应力和变形梯度需要满足跳跃条件。同时,材料的应变能在剪切带中也会发生改变,能量关系需要满足Maxwell条件。根据相变发生所需的条件,我们可以写出相变的控制方程。通过对控制方程的求解,剪切带内外区域的应力与应变、剪切带倾角、以及相变发生时的Maxwell应力均可以求得。论文最后我们选取了相关的非晶态合金的实验,用我们建立的弹塑性相变模型控制方程求解了金属玻璃剪切带内外的应力与应变、剪切带倾角以及Maxwell应力。计算结果显示,相变模型可以计算出非晶态合金中剪切带倾角,与实验结果吻合的很好。
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非晶合金材料特别是块体非晶合金合金的非晶结构、物理性能及相关的物理问题的研究重点。事物会给我们以美的享受。但是自然界的很多杂乱无章的无序之中找到有序的规律，把看似，探究非晶态合金变形特性给我们提出了挑战子排列是长程而无序，如图 1-1 所示，，右边是态原子的结构。描述非晶合金中原子排列需要体系的建立将很大程度上影响和改变很多领的研究就是从无序中寻找有序，从杂乱无章的以，2012 年在厦门大学召开的第九届大块非晶领域著名科学家 T. Egami 在会议结束总结发言教科书的领域， 有抱负的年青人应该积极投”。

图 1-2 原子尺度的变形示意图(a) 一个“切变区域”的变形；(b) 自由体积中单原子跳跃-2 Schematic diagram of atomic scale deformation (a) Deformation individual tomic jump in free volume[13]带倾角的研究方面，计算剪切带倾角的具体计算公式有是用 Coulomb-Mohr 屈服准则计算，考虑正应力的影响，计算公式为：4 2 式可以给出剪切带倾角的大小，拉伸条件下 大于 0，剪缩条件下 小于 0，剪切带倾角小于 45°。Coulomb-Moh中所观察到的现象，就是在拉伸的实验条件下，大部分金在 40°-45°之间；压缩的实验条件下大部分金属玻璃试件
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139.8

【参考文献】

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1 张义同;高健;徐家福;;New Representation of Maxwell Relation[J];Transactions of Tianjin University;2008年01期

本文编号：2635008