內(nèi)生鈦基非晶復(fù)合材料拉伸性能的研究.pdf

1、由于非晶合金其獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其具有非常好的力學(xué)性能，因?yàn)闆]有位錯存在，其斷裂強(qiáng)度幾乎接近完美晶體的理論斷裂強(qiáng)度，因此非晶合金剛被人們發(fā)現(xiàn)就引起了研究者們強(qiáng)烈的興趣，一直以來非晶合金被認(rèn)為是最具潛力的工程應(yīng)用材料。單相非晶合金雖然具有很高的強(qiáng)度、硬度以及大的彈性極限，但是有一個致命弱點(diǎn)就是室溫脆性，這一弱點(diǎn)不僅限制了非晶合金的廣泛工程應(yīng)用，也限制了研究者們對其變形機(jī)理的研究。本文通過向非晶合金中引入第二相形成非晶復(fù)合材料，明顯改善了材

2、料的塑性，在此基礎(chǔ)上對復(fù)合材料的變形機(jī)理及第二相樹枝晶大小對材料的塑性影響做了一定的探討。
　　通過制備一種新的非晶復(fù)合材料，該種復(fù)合材料含有體積分?jǐn)?shù)為41％的樹枝晶，樹枝晶尺寸大約為0.8-1.2μm，這種材料不僅具有較高的拉伸強(qiáng)度，大約為1650 MPa，在室溫下還具有了一定的塑性，室溫應(yīng)變大約為2.5％。但是該種材料拉伸屈服后立即軟化，沒有加工硬化的現(xiàn)象出現(xiàn)，所以該非晶復(fù)合材料的變形行為簡單分為兩個變形過程來討論:(1)彈性

3、變形和(2)軟化階段。每個階段都用了數(shù)學(xué)公式去描述。在過冷液相區(qū)(613K)，非晶復(fù)合材料拉伸時沒有發(fā)生像單相非晶合金那樣的超塑性均勻流變。在過冷液相區(qū)拉伸時，非晶復(fù)合材料的力學(xué)性能受應(yīng)變速率的影響，當(dāng)應(yīng)變速率從1×10-2/s降低到1×10-3/s時，屈服強(qiáng)度從1390MPa降低到960MPa，但是塑性幾乎增加了近一倍。
　　為了研究材料的變形機(jī)理，選用了一種塑性較大的非晶復(fù)合材料，其拉伸應(yīng)變和強(qiáng)度分別達(dá)到7.6％和1510 M

4、Pa。基于五個變形階段:(1)彈性-彈性變形階段，(2)彈性-塑性變形階段，(3)塑性-塑性（屈服平臺）階段，(4)塑性-塑性（加工硬化）階段，(5)塑性-塑性（軟化）階段，建立起了一種非晶復(fù)合材料變形模型。每個階段都進(jìn)行了詳細(xì)的公式描述，闡明了非晶復(fù)合材料的變形機(jī)理。此外，還利用了有限元模擬軟件對該模型進(jìn)行了驗(yàn)算，實(shí)驗(yàn)、計(jì)算和模擬結(jié)果三者非常吻合。
　　向非晶基底中引入晶體第二相能明顯改善材料塑性，實(shí)驗(yàn)中制備了三種含不同樹枝晶尺