金屬玻璃的塑性變形、玻璃轉(zhuǎn)變以及對玻璃轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測.pdf

1、金屬玻璃由于其獨(dú)特的性能，具有很高的應(yīng)用價值，受到廣泛關(guān)注。然而與晶體相比，對金屬玻璃的理解還十分粗淺。特別是金屬玻璃的塑性變形機(jī)制和玻璃轉(zhuǎn)變過程是金屬玻璃研究領(lǐng)域的兩個難點(diǎn)。金屬玻璃的塑性變形有非均勻和均勻兩種形式。兩種形式中，自由體積都對變形具有重要的影響，但是自由體積具體是如何影響變形的仍不清楚。通常，金屬玻璃是通過快速冷卻液體并避免結(jié)晶而得到的。在連續(xù)的過冷過程中，液體的黏度快速增加，并在特定的溫度下凍結(jié)為非晶態(tài)固體，這一轉(zhuǎn)變被

2、定義為玻璃轉(zhuǎn)變。雖然大量的實(shí)驗觀察到了玻璃轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，并且很多工作試著去解釋這一現(xiàn)象，但是玻璃轉(zhuǎn)變?nèi)匀皇且粋€不清楚的基本問題。我們?nèi)圆恢酪后w是如何以及何時轉(zhuǎn)變成玻璃的。此外從固態(tài)開始的玻璃態(tài)向過冷態(tài)轉(zhuǎn)變的玻璃轉(zhuǎn)變過程也是不清楚的。 本文對金屬玻璃的塑性變形、玻璃轉(zhuǎn)變以及對玻璃轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下： (1)考慮到在穩(wěn)態(tài)流變過程中，應(yīng)用的機(jī)械功和穩(wěn)態(tài)時增加的能量守恒，金屬玻璃的穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力僅依賴于變形前后約

3、化自由體積的差值，我們發(fā)展了金屬玻璃的平衡流變應(yīng)力和約化自由體積之間的關(guān)系。這一關(guān)系和對穩(wěn)態(tài)約化自由體積的分析顯示溫度和應(yīng)變速率對平衡態(tài)流變應(yīng)力的影響可以用兩個簡單的線性關(guān)系描述。溫度和應(yīng)變速率對平衡態(tài)流變應(yīng)力的影響應(yīng)歸因于它們對平衡態(tài)約化自由體積的影響。 (2)研究了約化自由體積和測試溫度對金屬玻璃的非均勻變形斷裂強(qiáng)度的影響，提出了一種金屬玻璃斷裂的可能解釋，即當(dāng)金屬玻璃中自由體積增加到特定值時，系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定，緊接著發(fā)生斷

4、裂。 (3)對47種金屬玻璃在絕對零度時的剪切模量G(O)和在玻璃轉(zhuǎn)變溫度時的剪切模量G(T8)進(jìn)行計算。計算結(jié)果顯示，對于金屬玻璃體系，其玻璃轉(zhuǎn)變溫度時的剪切模量和室溫時的剪切模量之比G(Tg)，G(0)接近0.85這個常數(shù)。這說明金屬玻璃在剪切模量減小到0.85G(0)這個特定值時發(fā)生玻璃轉(zhuǎn)變。 (4)從金屬玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變和金屬熔化的相似性出發(fā)，發(fā)現(xiàn)金屬玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和平均熔化溫度呈線性關(guān)系。由于平均熔化溫度可以