非晶合金斷裂行為的研究

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1、重慶師范大學碩士學位論文非晶合金斷裂行為的研究碩士研究生：吳飛飛指導教師：余鵬教授學科專業(yè)：理論物理所在學院：物理與電子工程學院重慶師范大學二零一四年四月萬方數(shù)據(jù)AThesisSubmittedtoChongqingNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterThestudyonthefracturebehaviorofamorphousalloyCandidate：Wu-feifeiSupervisor：Yu-pengProfessorMajor：

2、TheoreticalphysicsCollege：CollegeofphysicsandElectronicEngineeringChongqingNormalUniversityApril，2014萬方數(shù)據(jù)重慶師范大學碩士學位論文中文摘要非晶合金斷裂行為的研究摘要非晶合金（金屬玻璃）是一種新型的結構和功能材料，具有優(yōu)異的力學性能，如高強度、高硬度、耐磨和耐腐蝕性，引起了廣泛的研究興趣。一般而言，晶體材料的塑性變形主要依賴于晶體缺陷(如位錯、晶界等)的傳遞來開動，而非晶合金卻不存在這些缺陷，因此在拉伸實驗中非晶合金沒有較大的宏觀塑性變形能力；在一些

3、限制性條件下，如壓縮和納米壓入等實驗測試中，塑性變形能力也是有限的，這嚴重限制了非晶合金作為結構材料在實踐中的應用。為了解決非晶合金的塑性變形問題，需要對其斷裂行為進行深入的研究，而目前對于非晶合金的斷裂機理并不是很清晰。因此，從彈性和塑性兩個變形階段來研究非晶合金的力學行為是非常有必要的。本文主要采用壓縮斷裂試驗、數(shù)字散斑測試、掃描電子顯微鏡等手段對不同韌度非晶合金（鋯基、鈰基、鐵基和鎂基非晶合金）的斷裂行為進行了研究。壓縮斷裂試驗表明不同韌度的非晶合金具有不同的斷裂方式。對其斷口形貌進行觀察，發(fā)現(xiàn)韌度較高的非晶合金（鋯基和鈰基）斷口表面呈現(xiàn)出葉脈

4、結構形貌，而低韌度非晶合金（鐵基和鎂基）的斷口表面則展現(xiàn)出了周期性的條紋形貌。數(shù)字散斑測試表明高韌度非晶合金（鋯基和鈰基）的應變集中程度很高，進一步發(fā)現(xiàn)對于具有高斷裂韌度值的非晶合金，彈性能集中引發(fā)的剪切應變值高于材料本身產(chǎn)生剪切流變所需的極限應變值，因此出現(xiàn)明顯的宏觀剪切斷裂現(xiàn)象。而對于斷裂韌度較低的非晶合金，其缺口前端應變集中方向的應變場集中尺寸和應變值較低，其誘發(fā)的應變場中的剪切應變值低于材料本身所需的極限剪應變，因此未能出現(xiàn)明顯的剪切斷裂行為。掃描電子顯微鏡下的三點彎斷口形貌的觀察表明高韌度材料（鋯基和鈰基）的斷口形貌和低韌度材料（鎂基）的斷

5、口形貌存在著明顯差異，并且沿著預制缺口到試樣邊緣，韌窩的尺寸呈現(xiàn)出逐漸減小的規(guī)律。原位觀察鋯基非晶合金剪切帶的形成和擴展，發(fā)現(xiàn)都是從缺口附近開始形成，并且在斷裂前只是主剪切帶在進行擴展。根據(jù)實驗結果，進一步通過斷裂理論解釋了不同形貌產(chǎn)生的力學原因。本文總結了不同韌度的典型非晶合金的斷裂行為，分析了其斷裂機理，對非晶合金的力學性能研究和應用具有一定理論和實踐意義。關鍵詞：非晶合金，斷裂，剪切帶，彈性I萬方數(shù)據(jù)重慶師范大學碩士學位論文英文摘要ThefracturebehaviorofamorphousalloyABSTRACTAmorphousalloy

6、(metallicglass)isanewkindofstructuralandfunctionalmaterialwithexcellentpropertiesincludinghighstrength,greathardness,excellentwearandcorrosionresistance,whichleadtocontinuousattentionofscientist.Generally,theplasticdeformationofcrystallinematerialmainlydependsonthecrystaldefect

7、sasdislocationandcrystalboundary.However,thesedefectsdon’texistinamorphousalloy,whichresultsinthelittleplasticdeformationintensiletest.Undersomeconfinedconditionssuchascompressionandnano-indentationexperimentaltest,theplasticdeformationcapacityisalsorathersmall,whichseverelyres

8、trictstheapplicationofamorphousalloyasstructuralmateri