块体金属玻璃剪切带相关压缩塑性形成机制研究-论文.pdf

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1、块体金属玻璃剪切带相关压缩塑性形成机制研究／刘龙飞等块体金属玻璃剪切带相关压缩塑性形成机制研究刘龙飞，郭源君，颜建辉，唐果宁(湖南科技大学机电工程学院，湘潭411201)摘要研究了Vitl块体金属玻璃在不同压缩载荷下的塑性变形行为和对应的剪切带斑图演化规律。基于机械约束模型，采用高分辨透射电子显微镜对约束栽荷下金属玻璃剪切带斑图的形成及演化规律和压缩塑性形成机制进行了分析。结果表明，压缩载荷下机械约束是多重剪切带形成的诱因，纳米晶粒的形成进一步增强了多重剪切带的形成，进而增强金属玻璃的压缩塑性变形能力，对理

2、解块体金属玻璃在约束栽荷下剪切带斑图的演化规律、塑性变形行为和进行压力加工提供了有价值的参考。’关键词金属玻璃塑性剪切带机械约束纳米晶粒中图分类号：O346．3文献标识码：ATheStudyontheFormationMechanismofShearBandDependentCompressionPlasticityinBulkMetallicGlassLIULongfei，GUOYuanjun，YANJianhui，TANGGuoning(SchoolofElectr0mechanicalEngineer

3、ing，HunanUniversityofScienceandTechnology，Xiangtan411201)AbstractThecompressiondeformationbehaviorsandthecorrespondingshearbandpatternofVitlbulkmetal-licglass(BMG)underdifferentloadlevelswereinvestigated．Theshearbandpatternformationandevolutionandtheorigin

4、ofthecompressionplasticityofVitlBMGwereexploredbasedonthemechanicalconstraintmodelandtheob—servationoftheshearbandregionusinghighresolutiontransmissionelectronmicroscope．TheresultsdemonstratethatbothmechanicalconstraintandnanocrystaIlineformationaffectthem

5、ultipleshearbandformation，evolutionandthecompressionplasticityofBMG．Itishelpfultounderstandtheshearbandpatternevolution，plasticdeformationbehaviorsandpressureprocessingunderconstraintload．Keywordsmetallicglass，plastcity，shearband，mechanicalconstraint，nanoc

6、rystaIIine块体金属玻璃因为其优异的物理、力学和化学性能，被性变形转变的临界现象。现有关于金属玻璃压缩塑性及剪认为是具有广阔应用前景的新型材料之一，从而引起了广大切带行为试样几何尺寸效应的物理机制研究存在两种截然科学工作者的极大研究兴趣“。但是其在低温(如室温)高不同的解释：机械约束和纳米晶粒的形成”]。Zhang应力下的塑性变形极易形成剪切带，进而在无约束条件下发等认为，小高径比条件下实验夹具与试样之间摩擦产生的生灾难性的破坏，成为了制约大块金属玻璃作为结构材料推侧向应力阻碍了试样沿着剪切带断裂，

7、进而导致了更多剪切广应用的最大瓶颈之一_4，因而关于其剪切带相关塑性行为带的形成，增强了材料的塑性，并且，这些先后形成的剪切带的研究成为金属玻璃研究的热点之一]。金属玻璃形成剪由于易发生交割、偏转和分叉等行为，进一步提升了金属玻切带的现象类似于晶态合金中的滑移，但与滑移明显不同的璃的塑性变形能力。而Fan_1和Lee等认为应力诱发纳是，它又具有土力学中无序密堆颗粒的变形特征，即受试样米晶粒的形成或材料中原有的纳米晶粒阻碍了剪切带的扩几何尺寸和加载条件的影响。Conner等发现块体金展，从而导致更多剪切带的形

8、成，提高了材料的塑性变形能属玻璃的弯曲塑性随着试样的厚度或直径增加急剧下降，具力。其中应力主要是降低原子扩散能障和纳米晶粒的形成有强的试样尺寸效应；Lu等发现zr4ⅥTi8Cu10Ni12．5一能障，使纳米晶粒在剪切变形时更易形成。然而，究竟是机Be(Vit1)金属玻璃在约束条件下的压缩塑性可达1O；械约束还是纳米晶粒的形成或是两者共同作用使剪切带的Liu等报道了Vitl金属玻璃在扫描电子显微镜“原位”压扩展受到