《非晶態合金動態斷裂不穩定及其內在機理研究》是依託中國科學院力學研究所，由蔣敏強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非晶態合金動態斷裂不穩定及其內在機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔣敏強
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非晶態合金作為新型結構材料已經在國防、空天等眾多高新技術領域顯示出廣闊的套用前景。與傳統脆性材料的動態斷裂相比，非晶態合金由於兼具玻璃態和金屬鍵雙重特性導致其動態斷裂行為更具複雜性和多樣性，比如斷裂面鏡區出現的獨特納米尺度周期條痕、反常的韌脆轉變以及多種類型的斷裂不穩定現象等。但是，人們對非晶態合金動態斷裂的認知還十分缺乏，其中的關鍵問題是動態斷裂過程中的不穩定行為及其內在機理。為此，本項目擬以實驗研究和理論分析相結合，系統深入地研究塊體非晶態合金的動態裂紋擴展的動力學過程；進一步考察此過程中斷裂斑圖的演化序列及其定量表征；最後分析斷裂過程中的不穩定行為，並揭示其背後的能量耗散機制。本項目研究將有助於豐富和發展動態斷裂力學的經典理論，為推進非晶態合金材料的工程套用提供有益的參考價值。
結題摘要
非晶態合金兼具玻璃態和金屬鍵雙重特性。這類無序材料的動態斷裂行為極大地挑戰了人們基於傳統晶態材料斷裂機理的認知。為此，本項目結合實驗和理論分析，深入地研究了非晶態合金的動態斷裂行為及其內在機制。針對一種典型鋯基非晶態合金材料，擬定的主要研究內容：（1）動態裂紋擴展的動力學過程；（2）動態斷裂的不穩定行為；（3）斷裂過程的能量耗散機制。以上擬定的研究目標及研究內容現已按計畫完成。本項目研究工作取得的主要進展和成果如下：（1）通過“帽形”試樣的動態載入技術，實現了I型裂紋的動態擴展，得到了極限裂紋擴展速度，闡明了裂紋分叉不穩定和路徑穩定機制；（2）建立了裂紋過程區的動力學模型，得到了動態裂紋在過程區內的臨界耗散能，並提出了非晶態合金的剪下帶韌性概念；（3）基於低溫冷卻在位載入技術，觀察到顯著的斷裂韌脆轉變現象，提出了原子團簇運動從剪下轉變區向拉伸轉變區的轉變是非晶合金斷裂的韌脆轉變機制；（4）在勢能形貌理論框架下，揭示了真實斷裂強度與理論上限之間的差異起源於原子團簇運動的構型軟化和熱振動軟化。
