《非晶合金形變剪下帶的本徵特性與微結構特徵研究》是依託清華大學，由姚可夫擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非晶合金形變剪下帶的本徵特性與微結構特徵研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：姚可夫
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以認識非晶合金形變形變剪下帶的納米尺度微結構特徵與性能特徵為目標，擬分別採用延性和脆性塊體非晶合金為研究材料，通過實驗研究，揭示剪下帶形貌的精細特徵；探索獲得較寬形變剪下帶或剪下帶區域的方法和樣品中剪下帶區域的定位方法；研究分析形變剪下帶區域的納米尺度微結構特徵、以及Tg附近退火對剪下帶區域微結構特徵的影響；通過實驗研究，揭示形變剪下帶區域內和附近區域與非晶基體在硬度、耐蝕、耐磨等性能上的差異以及Tg附近退火對剪下帶區域性能的影響；認識形變剪下帶對非晶合金再次變形過程中剪下帶的萌生與擴展及巨觀性能的影響。在實驗研究的基礎上，揭示非晶合金形變剪下帶區域性能特徵和微結構特徵及其與巨觀塑性變形能力的關聯，探討形變剪下帶形成機制，提出改善非晶合金室溫延性的思路。本項目研究成果將為認識非晶合金形變剪下帶形成機制和建立非晶合金變形理論提供科學依據和實驗基礎，研究工作具有重要理論意義和學術價值。
結題摘要
非晶合金的形變機制是非晶合金理論與套用研究中的關鍵問題之一，是國內外研究熱點。為認識非晶合金的形變機制，有必要對非晶合金材料的剪下變形行為、剪下帶區域的結構特徵、影響剪下帶擴展和合金斷裂的主要因素等問題進行深入研究。本項目的目標是在實驗研究基礎上認識非晶合金形變剪下帶或剪下帶區域與無剪下帶非晶基體區域的微觀結構差異和性能差異；通過採用高分辨電子顯微分析技術，揭示形變剪下帶區域的納米尺度微結構特徵及其演化特徵；認識影響剪下帶形成與擴展的主要因素；探討形變機制和斷裂機制；探索改善非晶合金巨觀塑性的方法和開發高性能塊體非晶合金。為最終認識非晶合金的形變機制與斷裂機制提供科學依據和實驗基礎。為改善非晶合金的巨觀性能提供新的思路。 本項目以Pd基等塊體非晶合金為研究材料，圍繞項目的核心目標和研究計畫內容要點開展了深入研究。本項目基本上按計畫進行，主要研究內容基本完成，總體上完成了預期研究計畫。研究合作取得了重要進展，取得了以下主要研究成果。（1）發現在Pd基塊體非晶合金中，較寬的剪下帶區域的顯微硬度略低於其周圍的非晶基體區域，並且耐腐蝕性能也比非晶基體區域差。（2）基於實驗研究結果，提出了將基於剪下帶的剪下變形分為均勻剪下變形和局域化剪下變形兩個階段的模型。在均勻剪下變形階段，剪下帶內的特徵結構和無剪下帶的非晶基體區域無明顯差異，原子近鄰間距僅有微量膨脹。而在經歷較大塑性變形的局域化剪下變形階段，剪下帶結構發生顯著變化。此時剪下帶包含中心局域化集中變形區和周邊均勻剪下變形區，剪下帶內原子近鄰間距顯著增加，體積膨脹達11.8%。(3)發現在局域化剪下變形階段中，隨變形量增加，局域化集中變形區內會生成納米孔洞。在實驗上揭示了剪下帶內能生成納米孔洞。（4）研究發現，在Pd基非晶合金形變和裂紋擴展過程中，擴展裂紋尖端應力場能誘導納米顆粒相析出。（5）在實驗研究的基礎上，提出了剪下帶的演化模型，探索了提高非晶合金材料塑性變形量和力學性能的方法，並開發出了若干具有巨觀塑性變形量的塊體非晶合金材料。本研究結果對豐富非晶合金形變理論與斷裂理論、開發高性能非晶合金具有重要意義。 在本項目的支持下獲得授權發明專利（中國）6項；發表SCI收錄論文17篇；培養青年教師1名、博士後2名、博士生6名。
