Zr基大塊非晶合金冷軋過(guò)程中剪刀帶、自由體積及硬度的演變.pdf

1、塊體非晶合金具有許多優(yōu)異的性能,包括高強(qiáng)度,大彈性極限,良好的耐腐蝕性能等。然而該材料的致命缺點(diǎn)是在室溫下沒(méi)有拉伸塑性,導(dǎo)致其在拉應(yīng)力承載條件下沿著單一的剪切帶發(fā)生災(zāi)難性失效,從而限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。非晶合金在遠(yuǎn)低于其玻璃轉(zhuǎn)變溫度的條件下的室溫塑性變形是通過(guò)納米尺寸的剪切帶的形成和演變發(fā)生的。因此,非晶合金的室溫力學(xué)行為與剪切帶的演變密切相關(guān)。一般而言,非晶合金形變時(shí)產(chǎn)生的剪切帶越多,其塑性就越大。雖然單相非晶合金在拉伸時(shí)產(chǎn)生很

2、少的剪切帶,以明顯的脆斷方式失效,但是在約束的加載條件下,如壓痕、彎曲、軋制、拉拔和低高徑比樣品的單向壓縮,它們通常表現(xiàn)出顯著的塑性變形。因此,在約束加載條件下,能夠很方便地研究剪切帶隨塑性應(yīng)變量的演變,如剪切帶的間距、角度、偏移量及其分布。這有助于進(jìn)一步研究至今仍然不清晰的非晶合金的形變機(jī)制。同時(shí),冷加工引起的非晶合金自由體積的改變?nèi)匀淮嬖跔?zhēng)論,需要進(jìn)一步研究。此外,關(guān)于非晶合金到底是加工硬化或是加工軟化也有截然不同的報(bào)道。因此,在很

3、寬的應(yīng)變量范圍內(nèi),樣品不發(fā)生晶化的條件下塑性變形對(duì)單相非晶合金力學(xué)性能的影響仍然是未知的。
　　 在本論文的工作中,我們?cè)诤軐挼膽?yīng)變范圍內(nèi)分別對(duì)zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10和Zr46.5Cu45Al7Ti1.5兩種非晶合金進(jìn)行了系統(tǒng)的室溫軋制實(shí)驗(yàn)。特別地,我們專注于塑性變形的起始階段,且應(yīng)變間隔很小,從而系統(tǒng)地研究了剪切帶和自由體積的形成和演化規(guī)律,并且討論了軋制對(duì)變形后的大塊非晶合金硬度的影響?；趯?duì)主剪

4、切帶的間距、角度和偏移量的統(tǒng)計(jì)分析,我們發(fā)現(xiàn)非晶合金在厚度減少量大于7％后主剪切帶密度達(dá)到飽和,且在厚度減少量小于20％時(shí)只有主剪切帶存在。同時(shí),軋制變形導(dǎo)致了更多自由體積的產(chǎn)生。測(cè)定了相對(duì)于鑄態(tài)樣品強(qiáng)烈軋制變形樣品中殘余應(yīng)力的分布情況。這種殘余應(yīng)力強(qiáng)烈地影響著測(cè)量的硬度值。此外,通過(guò)低溫退火釋放殘余應(yīng)力,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈軋制/退火樣品的硬度與鑄態(tài)/退火樣品相比并沒(méi)有顯著地降低,這很可能歸因于樣品中的剪切帶密度低,這就進(jìn)一步證實(shí)了軋制樣品的顯微