鋯基非晶合金在軋制時的自由體積與硬度變化.pdf

1、本文論述了鋯基非晶合金在軋制時的自由體積與硬度變化。 非晶合金中的原子呈長程無序排列，其塑性變形機(jī)理完全不同于基于位錯滑移的晶態(tài)材料。自由體積是非晶合金重要的結(jié)構(gòu)特征，可用于表征其結(jié)構(gòu)無序的程度，在非晶的變形過程中發(fā)揮著重要作用，對材料的力學(xué)性能具有明顯的影響。但目前人們對非晶合金發(fā)生大塑性變形時自由體積變化規(guī)律的認(rèn)識還很有限。 選用具有良好玻璃形成能力和機(jī)械性能的Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr60Al15

2、Ni25塊體非晶合金作為研究對象，根據(jù)構(gòu)造基線消除儀器誤差后的DSC曲線，定量測定了在各種變形條件下非晶合金的結(jié)構(gòu)馳豫焓，基于自由體積含量正比于結(jié)構(gòu)馳豫焓的理論，系統(tǒng)闡述了預(yù)退火、變形速率和變形溫度對非晶合金在軋制過程中自由體積及力學(xué)性能的影響。 Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr60Al15Ni25塊體非晶合金在應(yīng)變速率從1×10-2 s-1到2.5×100 s-1的范圍內(nèi)軋制，直到最大變形量95％，始終保持了非晶的

3、結(jié)構(gòu)狀態(tài)，表現(xiàn)出了良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在變形過程中，非晶合金內(nèi)不斷產(chǎn)生剪切帶，導(dǎo)致自由體積含量隨變形進(jìn)行而增大。但當(dāng)應(yīng)變量高于一定數(shù)值時，自由體積會加速聚集成為納米孔洞，從而使自由體積含量停止增加，達(dá)到飽和。 預(yù)退火減小了變形前非晶合金的自由體積含量。對于Zr65Al7.5Ni10Cu17.5塊體非晶合金，減小初始自由體積含量可以增大剪切帶產(chǎn)生時自由體積的相對變化量，結(jié)果提高了自由體積的增加速率；但是對于Zr60Al15Ni25塊

4、體非晶合金，退火態(tài)與鑄態(tài)試樣的自由體積含量差別較大，導(dǎo)致變形中產(chǎn)生的剪切帶數(shù)量減少，降低了自由體積的增加速率。 室溫下軋制非晶合金，增大應(yīng)變速率會提高自由體積增加速率。但是，當(dāng)應(yīng)變速率大于一定值時，納米孔洞或裂紋等缺陷更多地產(chǎn)生，使非晶合金的自由體積加快湮滅，可能會導(dǎo)致其含量小于低應(yīng)變速率時的變形。降低變形溫度會導(dǎo)致自由體積的增加速率變小，是因為低溫下自由體積運動能力減弱，原子間粘滯性增強(qiáng)。 隨著軋制的進(jìn)行，非晶合金的硬