大塑性鐵基塊體金屬玻璃拉伸性能及變形破壞機理

《大塑性鐵基塊體金屬玻璃拉伸性能及變形破壞機理》是依託中國礦業大學，由楊衛明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大塑性鐵基塊體金屬玻璃拉伸性能及變形破壞機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊衛明
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

鐵基塊體金屬玻璃具有優異的磁學、力學與化學性能，套用前景廣闊，但拉伸塑性是其綜合性能的短板。改善鐵基塊體金屬玻璃的拉伸塑性、揭示其變形破壞機理是該領域科研人員孜孜以求的夢想，而拉伸試樣的製備是該課題的難點與關鍵。本項目通過預製“啞鈴狀”石英管，水淬其內高溫熔體製備“啞鈴狀”鐵基塊體金屬玻璃拉伸試樣，研究並揭示大壓縮塑性鐵基金屬玻璃的拉伸性能及變形破壞機理。利用三維原子探針、X射線光電子能譜等研究大塑性鐵基金屬玻璃的原子結構、成分分布及鍵合特徵；表征鐵基金屬玻璃的微觀結構，探索影響鐵基金屬玻璃拉應力條件下剪下、失穩的微觀結構單元，揭示其從局域失穩演變為巨觀斷裂的物理機制；建立鐵基金屬玻璃組元與微觀結構及巨觀拉伸、壓縮力學性能的關係，探索其塑性調控理論及方法。該項目對於深入理解鐵基金屬玻璃變形破壞機理、促進金屬玻璃斷裂損傷理論發展、指導金屬玻璃拉伸塑性調控具有重要的科學意義和實踐價值。

結題摘要

鐵基塊體金屬玻璃是一類新型亞穩態金屬材料，具有優異的磁學、力學與化學性能，套用前景廣闊，但缺乏塑性變形能力是制約其大規模套用的瓶頸之一。因此，揭示鐵基塊體金屬玻璃變形破壞機理、改善其塑性變形能力是該領域科研人員孜孜以求的夢想。該項目研究並揭示了Fe-Ni-P-C鐵基塊體金屬玻璃體系具大塑性的機理，利用“啞鈴狀”石英管，水淬其內高溫熔體製備出了“啞鈴狀”Fe-Ni-P-C鐵基塊體金屬玻璃拉伸試樣，並研究了其拉伸力學性能；利用三維原子探針、X射線光電子能譜等研究了Fe50Ni30P13C7大塑性鐵基金屬玻璃的原子結構、成分分布及鍵合特徵；研究探索了影響鐵基金屬玻璃剪下、失穩的微觀結構單元，通過有限元模擬揭示了其從局域失穩演變為巨觀斷裂的物理機制，發現了殘餘應力對鐵基塊體金屬玻璃壓縮塑性起到關鍵作用；建立了鐵基金屬玻璃組元與微觀結構及力學性能的關係，探索出了通過增加殘餘應力梯度製備新型大塑性鐵基塊體金屬玻璃的方法。利用該方法大大改善了典型脆性Fe74Mo4P13C7鐵基金屬玻璃的的塑性變形能力。該項目對於深入理解鐵基金屬玻璃變形破壞機理、促進金屬玻璃斷裂損傷理論發展具有重要的科學意義和實踐價值。