非晶合金應力誘發微結構演化與塑性關係的研究

《非晶合金應力誘發微結構演化與塑性關係的研究》是依託西安交通大學，由賀林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非晶合金應力誘發微結構演化與塑性關係的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：賀林
• 依託單位：西安交通大學

項目摘要

非晶合金塑性的提高有賴於剪下帶的空間增殖，因而與合金在載入過程中微結構演化的空間特性有關，包括發生塑性變形的剪下帶區域及在應力作用下的剪下帶外部區域。本項目以不同基體、不同原始結構的非晶合金為研究對象，以應力誘發合金微結構變化作為切入點，通過探索合理的表征方法，揭示具有不同塑性變形能力的非晶合金中應力誘發微結構演化規律的差異，從一個新的角度來認識非晶合金的剪下帶形成及空間增殖機制。將非晶合金在屈服點前後不同變形階段、及剪下帶內外不同變形區域的微結構演化有機地結合起來，突破僅對剪下帶自身研究所獲得信息的局限性，從整體角度來揭示非晶合金中剪下帶的穩定擴展與失穩擴展問題、及剪下帶空間增殖的微觀機制。應力誘發非晶合金微結構演化規律的研究，不僅有助於表征非晶合金巨觀塑性變形能力的新本徵參數的提煉，而且可為進一步發展高塑性的新型非晶合金材料、探索韌化非晶合金的合適後處理工藝提供科學依據。

結題摘要

非晶合金塑性變形能力的提高，有賴於剪下帶的有效增殖，剪下帶增殖與載入過程中合金的微結構演化有關。該項目以具有不同塑性變形能力的單相非晶合金、及含B2相的非晶合金複合材料為研究對象，探索了在不同條件下的載入過程中，應力誘發合金微結構的變化、及其與合金塑性的關係性。研究結果表明：在低於表觀屈服強度應力水平的預載入，可誘發單相非晶合金自由體積的增加，提高其剪下帶增值能力；但是，對於含B2相的非晶合金複合材料，在類似應力水平的預載入會誘發B2相的“預馬氏體轉變”，降低馬氏體相變對複合材料在後續變形過程中剪下帶增殖能力的貢獻，造成其力學行為的退化。在表觀屈服強度應力水平的預載入可使單相非晶合金塊體試樣中缺陷附近區域發生局域剪下變形，誘發該區域的微結構軟化，降低缺陷所造成的應力集中程度，使合金重新啟動剪下變形的應力水平提高。與單相非晶合金類似，含有B2相的韌性非晶合金複合材料同樣存在Tg 以下退火所造成的嚴重脆化現象，這種脆化現象不僅與退火引起非晶相中的自由體積湮滅有關，而且與退火引起B2相馬氏體相變與非晶基體中剪下帶增值的原位競爭、及互動作用程度降低有關。單相非晶合金與含B2相非晶合金複合材料應變速率敏感性的比較發現，複合材料的應變速率敏感係數受兩種相的變形行為所影響，由於B2相在變形過程中的相變放熱效應，決定了含B2相的非晶合金複合材料具有非常低的應變速率敏感係數。在動載條件下，雖然應力誘發B2相的馬氏體相變同樣也可以發生，然而，複合材料的力學行為卻發生了嚴重的退化，這是由於動載條件不能提供足夠的時間，做進B2相的馬氏體相變與非晶相的剪下變形之間發生有效的互動作用，從而降低了合金的剪下帶增殖能力。在低溫拉伸應力狀態下，非晶合金的拉伸斷裂強度會顯著下降，斷裂模式也會發生變化，呈現出顯著的韌脆轉變現象，其本質與合金的本徵臨界剪下強度及本徵臨界拉伸強度在不同溫度下的競爭結果有關。本項目的研究工作可為進一步發展高塑性非晶合金作為工程材料提供借鑑。