《非晶合金“擴展型”剪下帶的表征及演變機制研究》是依託煙臺大學，由劉麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非晶合金“擴展型”剪下帶的表征及演變機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉麗
- 依託單位：煙臺大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
剪下帶是塊體非晶合金髮生塑性變形的重要巨觀表現形式，剪下帶的數量及密度決定了塊體非晶合金塑性變形的大小，塊體非晶合金成分和結構的細微變化將可能導致其變形行為的顯著改變。由於非晶合金的結構是在長程無序中存在有短程式或中程式，因此同晶態合金一樣存在由成分決定結構，結構又決定性能的內在聯繫，而且其變形性能的改變主要體現在剪下帶的特徵上，因此如何表征非晶合金結構的改變及其與剪下帶特徵的關係，將有助於我們更好地了解非晶合金結構對其變形行為的影響。本項目主要通過非晶合金粘度變化率來體現其結構的變化，並研究具有不同粘度變化率的非晶合金內部擴展型剪下帶的特徵；研究溫度、變形速率、試樣尺寸以及載入方式的改變對擴展型剪下帶特徵的影響；分析擴展型剪下帶特徵在變形過程中的演變機制。這些研究有助於我們更好地認識非晶合金微結構與剪下帶的關係，加深對非晶合金變形機理的理解。
結題摘要
本課題按照項目計畫書的研究內容和研究目標，開展了大量的研究工作，基本完成了計畫書的研究目標。我們以Pd基塊體非晶合金為研究對象，研究了相同試驗條件下，“擴展型”剪下帶與成分間的相關性；研究了溫度、變形速率、載入方式、試樣尺寸對“擴展型”剪下帶的影響；研究了“擴展型”剪下帶隨變形程度的變化，分析了其演變過程。研究表明，Pd基非晶合金內部剪下帶的多少與其塑形是相對應的，Pd79Cu6Si10P5、Pd79Cu3Ag3Si10P5和Pd79Cu4Au2Si10P5非晶合金壓縮塑形變形量分別為3.5%、9%和13%，前者內部剪下帶較少，中間次之，後者最多。SEM研究發現這三種合金內部“擴展型”剪下帶的厚度為1～7μm，其厚度、分叉結構等特徵與合金成分無明顯關係。根據“擴展型” 剪下帶的結構特徵，將剪下帶分為三類：早期、發展中和發展完全的剪下帶。研究發現，467 K時Pd79Cu4Au2Si10P5非晶合金內部沒有剪下帶，隨著溫度逐漸降低到293 K、173 K和123 K，剪下帶逐漸增多，並且主剪下帶內的分叉結構逐漸增多、分布越來越均勻。隨著應變速率從2.1×10-4s-1逐漸增加到4.1×10-3s-1，試樣內部“擴展型”剪下帶的數量逐漸減少到最少，剪下帶內部特徵隨應變速率變化無顯著變化。軋制變形後試樣內部存在厚度更大的剪下帶，變形10%後剪下帶厚度約50μm；變形20%後兩剪下帶中間變形也很嚴重，難以分辨出單個剪下帶。試樣直徑為1 mm和2 mm試樣內部分布著大量的一次剪下帶，次生剪下帶的數量相對較少，而3 mm試樣一次剪下帶較少，但存在大量錯綜複雜的次生剪下帶；隨著試樣直徑的增加，這兩種剪下帶的厚度都增厚。變形為0.7%的試樣內部開始出現少量一次剪下帶和二次剪下帶；隨著試樣變形量逐漸增加到6.7%，剪下帶和剪下帶內分叉結構的數量以及主剪下帶厚度都逐漸增加，並且剪下帶與基體的邊界逐漸變得光滑清晰。分析得出，非晶合金在變形過程中首先產生一次剪下帶和少量二次剪下帶，剪下帶擴展過程中鏟帶沿途物質使其厚度不斷增厚，其中的某條一次剪下帶發展成主剪下帶；隨著變形的進行，開始產生大量的二次剪下帶，並且剪下帶內部的變形越來越嚴重；變形越大，剪下帶擴展的阻力就會越大，當外力超過主剪下帶內力時，試樣發生斷裂。
