铜锆金属玻璃塑性变形机制的模拟研究

《铜锆金属玻璃塑性变形机制的模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号TG113.25学号151090306密级全日制学术型硕士学位论文题目铜锆金属玻璃塑性变形机制的模拟研究作者姓名李珊导师姓名、职称宋海洋教授王磊讲师学科（专业）名称材料学提交论文日期2018年6月12日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了

2、谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________·注

3、：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限）。I中文摘要论文题目：铜锆金属玻璃塑性变形机制的模拟研究专业：材料学硕士生：李珊（签名）1导师：宋海洋（签名）1王磊（签名）1摘要金属玻璃又称非晶合金，具有优异的力学、磁学和耐腐蚀性能，在电子、航空航天、国防和能源领域有着广泛应用。但是金属玻璃内部没有晶粒、晶界、位错以及层错等缺陷，其塑性变形不同于晶态金属中位错或孪晶变形的机理，而是通过高度局域化的剪切进行，材料不能承受后续的加载，常表现出灾难性的脆性断裂特征。因此，如何提高金属玻璃的韧塑性已成为近年来材料领域的研究热点之一。受到现代电

4、子和光学显微等技术的限制，人们往往很难从实验上直接观测到变形过程中材料微结构演化的细节与规律。分子动力学模拟则能够将实验结果从原子水平直观地呈现出来，得到材料的微观演化过程，对于研究材料的微观机制起到了重要的作用。本文主要采用分子动力学模拟研究Cu50Zr50金属玻璃的塑性变形机制，论文的主要研究内容和结论如下：（1）研究了拉伸载荷下非晶厚度、晶体相、纳米孔洞和温度对Cu50Zr50金属玻璃塑性变形机制的影响。研究结果表明随着金属玻璃厚度的增加，非晶的塑性变形模式从最初的均匀塑性变形转变为剪切带主导的不均匀塑性变形（颈缩是均匀塑性变形和形成

5、主剪切带的不均匀塑性变形的过渡区域），最终再转变为由多条剪切带主导的均匀塑性变形。通过引入晶体相可以增强金属玻璃的塑性。对于晶体-非晶基复合材料，在塑性变形过程中出现了近乎完美的塑性变形。模拟结果还发现纳米孔洞的引入降低了金属玻璃的塑性，这不符合引入缺陷会增强金属玻璃塑性的认知。主要在于较大的孔洞密度。模拟结果也表明，温度对金属玻璃的力学性能有很大的影响，随着温度的增加会抑制成熟剪切带的形成。（2）研究了拉伸载荷下厚度和宽高比耦合作用对Cu50Zr50金属玻璃力学性能的影响。研究表明材料的塑性变形分为三个部分：均匀塑性变形区域；灾难性断裂区

6、域；临界区域。金属玻璃在均匀塑性变形区域表现出了良好的塑性。在灾难性断裂区域，金属玻璃的失效主要是颈缩和主剪切带的滑移引起的。在临界区域出现了一个过渡点，当厚度低于这个过渡点时临界断裂值迅速下降。当厚度高于这个过渡点时临界断裂值缓慢的下降。（3）研究了含有裂纹的Cu50Zr50晶体-非晶基复合材料中晶体相和晶体-非晶界面对剪切带形成和扩展行为的影响。研究结果表明晶体相直径的改变对峰值应力的大小几乎没有影响。这是由于晶体相直径的增加，不仅影响了晶体-非晶界面周围剪切带的形成，而且还影响了晶体-非晶界面和剪切带之间相互作用力的大小。即，晶体-非

7、晶界面有两个作用，一是形成不成熟的剪切带，二是阻碍剪切带的扩展。剪切带扩展行为对晶体-非晶界面有很II中文摘要强的依赖性。与块体金属玻璃相比较，晶体层明显改变了剪切带的扩展路径。此外，我们引入了无序度（即熵）的方法去分析剪切带的形成过程。该研究对于提升金属玻璃的塑性，以及优化金属玻璃强度和塑性的关系提供了新思路。关键词：分子动力学模拟；金属玻璃；剪切带；塑性变形机制；晶体-非晶界面论文类型：基础研究III英文摘要Subject：AtomicsimulationsofplasticdeformationbehaviorofCu50Zr50me

8、tallicglassSpeciality：MaterialScienceName：LiShan(Signature)11Instructor：SongHaiyang(Signa