室温单轴压缩块状非晶微观结构与形变的研究

摘要

块状非晶合金具有独特的物理性能、化学性能和力学性能，因而引起人们的广泛关注。作为一种潜在的结构和功能材料，如何准确地测量、表征非晶合金的力学性能及形变行为一直是该领域研究的热点课题。 本文利用高分辨电子显微术，对室温单轴加载条件下块状非晶合金的微观结构与形变机制进行了研究，主要的工作内容和结果如下。 通过室温准静态单轴压缩试验，研究了 Zr<,55>AI<,10>Ni<,5>Cu<,30> 块状非晶合金的断口形貌和微观结构。结果表明，非晶合金表现出非均匀形变特征。断口表面呈类脉纹结构，且脉纹分布比较均匀，并观察到了熔体的重新固化特征，证实局部剪切带区内玻璃粘滞性降低是导致非晶合金非均匀形变集中和断裂的原因。在化学减薄过程中，局部区域具有优先腐蚀现象，观察到大量局部软化区和类似孔洞区，表明断口附近块状非晶合金的微观结构发生了改变。电子衍射图谱分析证实，塑性形变集中导致块状非晶局部原子间距增加。同时发现，强电子束辐照会对局部形变区带来损伤并促进晶化发生，证实该区域原子不稳定性和显著增强的扩散移动性。 研究表明块状非晶合金压缩形变和断裂的微观机制来源于局部原子自由体积的增加。软化区内自由体积可能通过相互合并而形成纳米尺寸的孔洞。断裂瞬间最大剪切面上的软化区相互连接导致试样发生灾难性断裂。由形变做功导致的局部绝热温升可能仅仅在样品最终失效的瞬间发生并将能量消耗断裂面上。

目录

文摘

英文文摘

第一章序论

一、非晶合金的发展

二、块状非晶合金的形成条件和形成判据

(一)块状非晶合金的形成条件

(二)块状非晶合金的形成判据

三、块状非晶合金的制备方法

四、块状非晶合金的力学性能

(一)弹性模量

(二)强度和硬度

(三)塑性和韧性

(四)疲劳特性

五、块状非晶合金的形变与断裂

(一)均匀形变

(二)非均匀形变

(三)形变引起的微观结构演变

六、本工作的内容和意义

第二章实验原理与方法

一、实验材料

二、透射电镜样品制备

三、电镜分析

四、高分辨电子显微术(HREM)成像原理

五、非晶材料的高分辨电镜观察

第三章单轴压缩下块状非晶的形变与微观结构演变

一、实验方法

二、实验结果与分析

(一)铸态Zr55AI10Ni5Cu30块状非晶合金的结构特征

(二)样品断口的SEM形貌

(三)失效后块状非晶合金微观结构的高分辨电镜形貌

(四)局部原子间距增加现象

(五)电子束辐照对形变区的影响

三、块状非晶合金的室温形变机制

(一)块状非晶在形变中孔洞的形成及微观形变机制

(二)加载速率的影响

(三)锯齿形变特征

结论

参考文献

个人简历及在学期间的研究成果和发表的学术论文

致谢