块体非晶合金压痕蠕变行为和压痕尺寸效应论文

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1、学校代码10530学号200913031581+分类号TG139.8密级硕士学位论文块体非晶合金的压痕蠕变行为和压痕尺寸效应学位申请人张鹏飞指导教师龙志林教授学院名称土木工程与力学学院学科专业一般力学与力学基础研究方向新型材料的力学性能二○一二年四月IndentationcreepbehaviorandindentationsizeeffectinbulkamorphousalloysCandidateZhangPengfeiSupervisorProfessorLongZhilinCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProg

2、ramGeneralMechanicsandMechanicalFoundationSpecializationMechanicalPropertiesofNewMaterialsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateApril,2012湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到

3、本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日湘潭大学硕士学位论文摘要块体非晶合金(金属玻璃)自1960年发明以来已经有50多年的历史，在这半个世纪以来，块体非晶合金以其特殊的长程无序的原子结构，优异的力学、物理和化学性能引

4、起了广大科研工作者的普遍关注。然而，金属玻璃的结构表征、玻璃转变和塑性变形机制仍然是制约其发展的三大难题。因此，破解这些问题不仅是非晶领域的重大成就，还对凝聚态领域有着重大意义。本文选用Zr48Cu32Ni4Al8Ag8、[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]96Nb4、Pd40Cu30Ni10P20和Zr48Cu34Pd2Al8Ag8四个成分的金属玻璃作为研究对象，利用深度敏感纳米压痕实验对块体非晶合金的蠕变变形行为和压痕尺寸效应进行分析研究，并结合实验结果对其机理进行分析。得到的主要实验结果如下：1.Zr48Cu32Ni4Al8Ag8块体非晶合金在纳米压痕

5、实验中表现出室温蠕变现象，其纳米压痕蠕变变形与加载速率和施加的最大载荷有极大的相关性，加载速率越大及最大载荷越高，块体非晶合金的蠕变现象越明显。2.Zr48Cu32Ni4Al8Ag8块体非晶合金的纳米压痕蠕变分为两个阶段：初始蠕变阶段,表现为应变随时间延长而增加，增加的速度逐渐减慢；稳态蠕变阶段，表现为应变随时间延续而匀速增加，这个阶段持续较长时间，此时的蠕变变形变化很小。3.用广义开尔文模型与经验公式对Zr48Cu32Ni4Al8Ag8块体非晶合金的蠕变位移-时间关系进行了模拟，结果表明，广义开尔文模型与经验公式均能较好地拟合蠕变位移-时间关系，并且开尔文模型的拟合效果更好。

6、4.在Zr48Cu32Ni4Al8Ag8块体非晶合金的压痕蠕变过程中，施加应力与蠕变时间呈明显的反比关系，即：施加应力越大，蠕变时间越短；施加应力越小，蠕变时间越长。Zr48Cu32Ni4Al8Ag8块体非晶合金的蠕变应力指数随着蠕变应变速率的增大而降低。5.对Pd40Cu30Ni10P20、Zr48Cu32Ni4Al8Ag8、Zr48Cu34Pd2Al8Ag8和[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]96Nb4四种块体非晶合金进行纳米压痕实验，发现所有样品都均表现出压痕尺寸效应，即：测得的硬度值具有随载荷的增大而减小的趋势。运用Nix-Gao模型分析了硬度与压

7、痕深度之间的关系。6.基于自由体积理论，推导出流动缺陷浓度与压痕应变速率关系式，进而对块体非晶合金的压痕尺寸效应进行了定性解释。关键词：块体非晶合金；纳米压痕；蠕变行为；尺寸效应I块体非晶合金的压痕蠕变行为和压痕尺寸效应AbstractBulkamorphousalloys(metallicglass)havebeeninventedfor50yearssincethe1960s.Inhalfacentury,amorphousalloyshavearousedextensiveintere