金属玻璃的流变单元与时间

发布时间：2017-12-08 04:00

  本文关键词：金属玻璃的流变单元与时间

  更多相关文章： 金属玻璃 流变单元 时间相关性 流动变形 高压

【摘要】：本论文系统研究了金属玻璃中的流变单元在塑性变形,流动变形以及高压等条件下随时间演化的机制。作为金属玻璃中的结构缺陷,流变单元对金属玻璃的宏观性质,如密度、强度、模量和塑性等都有着决定性影响。金属玻璃中的流变单元随时间的演化使得金属玻璃材料的宏观性质也随之变化,表现出了时间相关性。通过将这种宏观性质的时间相关性与流变单元这种微观结构的演化机制相联系,我们能够更好的理解金属玻璃材料的结构和性能。我们在理论上建立了金属玻璃中的流变单元在外力作用下的体积随时间增长的模型。通过这一模型我们可以定量的描述金属玻璃在不同时间尺度(应变速率)下的力学行为。同时,我们通过实验的方法选取不同成分的金属玻璃,测试其在不同应变速率下的力学性质。实验结果与理论模型的吻合,证明这一理论模型的普遍适用性。研究了金属玻璃在非牛顿流动过程中表现出的从类固体行为向类液体行为转变的现象。同时,我们基于自由体积缺陷理论建立了金属玻璃中流变单元在流动变形过程中的演化机制。通过计算流变单元体积分数变化,我们能够用理论模型很好的模拟出金属玻璃材料在流动变形过程中的应力应变曲线,表明通过流变单元理论可以很好地描述金属玻璃的流动变形过程。在流动变形过程中,金属玻璃材料中的流变单元不仅会被激活并发生流动变形,还能在变形后留下结构不均匀性的变化。我们通过DSC扫描和应力弛豫的方法研究了流动变形过程中和变形后材料的能量变化及激活能分布,发现这种不均匀性变化源自从弹性变形向流动变形转变的过程,并建立了这种不均匀性变化的结构图像。此外,我们还利用这种流动变形导致的不均匀性变化实现了对金属玻璃能量状态的调控。我们使用六面顶压机对金属玻璃进行了室温下的高压退火处理,发现高压退火能够使金属玻璃发生与常压退火相似的密实化,但却会产生与返老还童类似的能量状态升高。通过对高压退火的时间效应与常压退火时间效应对比,我们发现这两种退火效应下发生密实化的区域不同,从而导致金属玻璃在常压退火时主要发生自由体积的湮灭,而在高压退火时主要发生反自由体积的产生。这种反自由体积的产生表明金属玻璃中可以存在与通常的流变单元相反的高密度流变单元。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG139.8

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