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文檔簡介

1、鈦基內生非晶復合材料的室溫變形行為及機理非晶合金在加載過程中因為局域化剪切帶的形成,導致非晶合金室溫下沒有宏觀塑性。為了提高室溫塑性,內生樹枝晶增韌的非晶基復合材料被相繼開發(fā)出來。該類合金具有塑性大、強度高和制備工藝簡單等特點。但是,室溫拉伸變形屈服后,非晶復合材料主要表現(xiàn)為應變軟化,導致該類復合材料在服役過程中過早失效。為了解決這一問題,典型的內生樹枝晶非晶復合材料(Ti48Zr18V12Cu5Be17,原子比,%)被開發(fā)出來。應用納米壓痕技術結合有限元模擬的方法反演出了樹枝晶的拉伸應力-應變曲線。另外,根據(jù)內生樹枝晶/非晶復合材料的拉伸行為,拉伸變形曲線可分為四個階段:(1)彈性-彈性,(

2、2)彈性-塑性,(3)塑性-塑性(加工硬化)和(4)塑性-塑性(應變軟化)階段。每個階段的本構方程均被構建出來,理論計算結果和實驗結果相一致。因此,該拉伸模型能夠用來解釋和預測非晶復合材料的拉伸變形行為。根據(jù)拉伸變形模型,發(fā)現(xiàn)在變形過程中,兩相的彈性模量對非晶復合材料的力學行為有重要影響。通過冷軋實驗,研究了樹枝晶/非晶復合材料在變形過程中模量和硬度演變規(guī)律。研究表明,樹枝晶/非晶復合材料中非晶相的楊氏模量和硬度隨著冷軋變形量增加而減小。然而,樹枝晶相的楊氏模量保持不變,硬度先增加,隨后保持不變。因為在塑性變形過程中非晶基體有自由體積的產生,所以非晶相的楊氏模量降低。樹枝晶在變形前后原子間間距不會發(fā)生改變,導致楊氏模量基本保持不變。通過拉伸變形模型的理論預測,發(fā)現(xiàn)當非晶相和樹枝晶相的楊氏模量相匹配時,非晶復合材料的塑性達到最大。為驗證理論的正確性,設計了拉伸預變形實驗。該實驗能夠保證兩相模量趨于相近。研究表明預變形能夠顯著地增加非晶復合材料的塑性,并且,強度也略微增加。預變形后導致非晶相中的自由體積增加,而自由體積的增加將進一步引發(fā)非晶相的楊氏模量降低,從而使非晶相和樹枝晶相間的應力集中增加,最終,激發(fā)多重剪切帶。剪切帶的密度與非晶復合材料的塑性大小成正相關。所以,多重剪切帶使得非晶復合材料塑性增加。楊氏模量的匹配為設計兩相非晶復合材料提

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