zrticunibe大块金属玻璃的冲击波效应研究

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1、摘要本论文以Zr41Ti】4Cul25Nil013e225合金体系为研究对象，首先研究了重力场驱动其合金熔体中不同密度和尺寸的粒子的输运行为对合金熔体玻璃形成能力的影响，以制备成分均匀的大块金属玻璃材料。通过高速撞击实验，研究大块金属玻璃的损伤特征和断裂机理，以及冲击波淬火作用下大块金属玻璃的形成机制。利用多种实验手段，对比研究水淬法和冲击波淬火法制备的大块金属玻璃的短程结构、热稳定性、晶化动力学和相演化过程。通过这些研究，揭示冲击波效应对大块金属玻璃结构和稳定性的影响。本论文利用二级轻气炮加速弹丸进行的高速撞击实验，采用

2、扫描电子显微镜研究了ZF41Til4CUl25NiloBe225大块金属玻璃在平面冲击波和球面波作用下的损伤特征和断裂机制。利用二级轻气炮驱动平面飞片产生的高温、高压，研究了冲击波淬火条件下Z1"41Til4CUl25NiloBe225合金熔体的玻璃形成能力及玻璃形成的物理机制。运用超声测量和密度测量，对比研究了水淬法和冲击波淬火法制备的ZralTil4Cul25NiloBe225大块金属玻璃的热弹性参数；利用差示扫描量热分析技术，研究了这两种大块会属玻璃的玻璃转变和晶化动力学：利用同步辐射x射线，研究了这两种大块金属玻璃

3、的短程结构；运用高温原位x射线，研究了连续加热条件下这两种大块金属玻璃的晶化过程；利用高温高压同步辐射x射线，研究了压力对这两种大块金属玻璃的晶化温度和相演化过程的影响。研究结果表明，ZrTiCuNiBe淬态合金棒中沿着轴线从底端到顶端铍原子出现的成分梯度分布现象，是由重力场驱动合金熔体中富铍粒子的斯托克斯运动造成的，它极大地影响合金熔体的玻璃形成能力；平面飞片高速撞击后，被撞击表面形成了径向裂纹，绝热剪切带／裂纹内出现了由高应变速率变形导致的严重熔化现象(“类似于液滴坑”)：在压缩应力作用下，大块金属玻璃的断裂平面与冲击

4、方向的夹角为35。；球形弹丸高速撞击后，大块金属玻璃靶内部出现了各种断裂裂纹和均匀分布的微孔洞；无论是在压缩应力还是在拉伸应力作用下，大块金属玻璃的断裂都是微孔洞的形核、长大合并、以及连接的过程，微孑L洞的形成起源于大块金属玻璃内多余自由体积的释放和合并；相对于水淬法制备的大块金属玻璃，冲击波淬火法制备的大块金属玻璃具有更高的玻璃转变温度、晶化温度、晶化峰值温度和热稳定性，以及更大的声速和更小的密度；冲击波淬火和水淬大块金属玻璃径向分布函数的第一燕山大学工学博士学位论文配位数分别为N=14．4和N=10，在，约2．4～5．

5、6A范围内冲击波淬火的玻璃试样具有高于水淬试样的配位数；在r约为5．6～9．5A范围内，情况相反；相对于水淬大块金属玻璃，冲击波处理后的和冲击波淬火制备的大块金属玻璃具有不同的初始析出相和晶化过程，晶化过程的不同归因于不同的试样具有不同的原子构型：在不同的压力下，水淬法和冲击波淬火法制备的大块金属玻璃具有相同的初始析出相Zr2Bel7，但是随后的晶化顺序是不同的；随着压力的升高，水淬法和冲击波淬火法制备的大块金属玻璃的原子构型都发生了改变，这导致了它们的晶化温度在某一压力点都存在突然的下降，压力和冷却速率等制备条件不会改变

6、大块金属玻璃在压力下晶化温度下降这一现象。关键词大块金属玻璃；冲击波效应；高速碰撞：压力效应；二级轻气炮；同步辐射；原位x射线衍射；断裂；微观结构；晶化IlAbstmctAbstractInordertopreparehomogeneousbulkmetallicglass(BMG)，gravity-drivenberylliumtransportinZrTiCuNiBemeltanditsinfluenceonglassformationisinvestigatedbyalongtimeholdingofmetallic

7、meltsataboveitsliquidustemperature．TllcpurposeofthisdissertationisthatinvestigatingdamagecharacteristicsandfracturemechanismofZr41Til4CUt25Nil0Be225BMGimpactedbyhigh-speedprojectiles，formationmechanismoftheBMGbyshock—wavequenching，andshort-rangeorderstructureandcr

8、ystallizationkineticsandphaseevolutionusingmanyexperimentalways．Furthermore，anotherpurposeofthedissertationistorevealeffectsofshockwaveonBMGDamagecharac