基于逾渗理论的非晶合金韧脆转变机理研究

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1、学校代码10530学号201431131910+分类号TG139.8密级公开硕士学位论文基于逾渗理论的非晶合金韧脆转变机理研究学位申请人钟鸣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材料力学行为与设计二〇一七年十月十七日万方数据StudyoftheintrinsicductiletobrittletransitionmechanismofamorphousalloysbasedonthepercolationtheoryCandidateZhongmingSupervisorPro

2、fessorLongZhilinCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramGeneralandFundamentalMechanicsSpecializationMechanicalbehaviorofnewmaterialsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateOctober17th,2017万方数据万方数据湘潭大学硕士学位论文摘要块体非晶合金由于其优异的物理、化学和力学性能受到了人

3、们的广泛关注，在国防、航空航天、体育、电力等领域有着广阔的应用前景。然而大部分块体非晶合金拥有较低的室温塑性，进而制约了此类材料的研制和开发。迄今为止，块体非晶合金微结构和塑性流变行为的关联尚未清晰。基于此，研究非晶合金的韧脆转变机制是进一步制备性能更优的块体非晶合金的关键。本文基于处理强无序和具有随机几何结构系统的逾渗理论和非晶合金塑性流变机理，构建了一个新的剪切转变区逾渗模型，计算出了其普适阈值，并对非晶合金的韧脆转变(BDT)机理进行了细致研究。本文主要内容和研究结果总结如下：1、以现有的非晶合金剪切转变区模型为

4、基础，对非晶合金的微观结构演化进行分析，并结合BDT逾渗理论，建立了一个新的剪切转变区逾渗模型，并提出了一些能有效表征非晶合金微观结构特征的参数：等效自由体积球SFV、等效应力体积球SSV、临界应力体积球间厚度T和流变单元的分散度等。C2、以Cu25Zr75二元非晶合金为例，分析发现临界SFV的直径d与SFV体积分C数和临界SSV间厚度T之间存在密切相关性，另外，通过一系列的公式推导，以fC及引入流变单元分散度的概念，建立了计算非晶合金韧脆转变阈值的理论模型，基于此结果发现，SSV的体积分数与d无关，而与密切

5、相关。SCC3、利用提出的模型对不同非晶合金系的韧脆转变阈值进行了系统分析，研究结果表明：同一体系的非晶合金，其临界SSV间厚度T或原子个数n都在同一范围内，C即对于同一体系不同成分的非晶合金，其流变单元尺寸是相近的。4、对不同成分的La基、Zr基、Cu基、Pd基、Fe基、Sr基和Tm基等非晶合金的韧脆转变阈值做进一步研究，发现这几种非晶合金的韧脆转变阈值基本接近于0.51，一定程度上，该研究结果可作为非晶合金韧脆转变的新判据。关键词：块体非晶合金；逾渗理论；韧脆转变；逾渗阈值I万方数据湘潭大学硕士学位论文Abstra

6、ctBulkamorphousalloyshavereceivedmuchattentionsduetotheirexcellentmechanicalproperties,suchasultrahighstrength,superiorelasticity,andgoodthermo-plasticity,andthesealloyshaveabroadapplicationprospectinthefieldsofdefense,aerospace,sportsandelectricpower,althoughth

7、elowroomtemperatureplasticityhinderstheirdevelopment.Sofar,therelationshipbetweenthemicrostructureandtheplasticflowmechanismofamorphousalloysremainsunclear.Therefore,thestudyoftheductilebrittletransitionmechanismisimportantforthedevelopmentofductileamorphousallo

8、ys.Basedonthepercolationtheorywidelyusedtodealwiththeinhomogeneousphysicalsystemsorrandomfractals,andtheplasticflowmechanismofamorphousalloys,anewpercolationstructure