zr基大块非晶合金的断裂以及氢影响的研究

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1、分类号：____________TG111.91密级：______________公开ＵＤＣ：____________单位代码：______________１０００８北京科技大学博士学位论文论文题目：Zr基大块非晶合金的断裂以及氢影响的研究B20030196学号：_________________________单广斌作者：_________________________材料物理与化学专业名称：_________________________2007年03月13日北京科技大学博士学位论文Zr基大块非晶合金的断裂以及氢影响的研究论文题目：作者：_____

2、__________单广斌__________指导教师：乔利杰教授单位：北京科技大学指导小组成员：李金许教授单位：北京科技大学单位：论文提交日期：2007年03月13日学位授予单位：北京科技大学Zr基大块非晶合金的断裂以及氢影响的研究ThedeformationandcrackingoftheZr-basedbulkmetallicglassesandthehydrogeneffects.研究生姓名：单广斌指导教师姓名：乔利杰北京科技大学材料科学与工程学院北京100083，中国DoctorDegreeCandidate：GuangbinShanSuperv

3、isor：LijieQiaoSchoolofMaterialsScienceandEngineeringUniversityofScienceandTechnologyBeijing30XueyuanRoad，HaidianDistrictBeijing100083，P.R.CHINA独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的

4、任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________北京科技大学博士学位论文摘要非晶合金具有优异的物理、化学及力学性能，例如：高强度,高弹性,高冲击韧性,高疲劳寿命，耐蚀，优越

5、的软磁性能等，近几十年内迅猛发展，具有广阔的应用前景。然而非晶合金的塑性变形完全集中在很窄的剪切带内，拉伸时在整体塑性变形很小的情况下就会产生裂纹，导致材料的突然断裂。另外，非晶合金同样存在氢脆现象，而且很多应用环境都避免不了氢的存在。因而研究非晶合金的断裂机理以及氢的影响十分重要。本文通过拉伸、压缩以及SEM和TEM下原位的拉伸和弯曲试验研究了Zr基大块非晶合金在变形过程中剪切带和裂纹的形核和扩展，进一步研究了其断裂的机理；研究了氢对大块非晶合金中剪切带和裂纹的形核、扩展的影响，以及氢脆的机理；通过对充氢过程的跟踪试验，研究了氢鼓泡的形核和长大过程以及氢

6、对压痕塑性区的影响。本文研究所获得的创新性成果如下：1)大块非晶合金拉伸时剪切带首先形成、长大，然后微裂纹沿剪切带形核、扩展，在正应力作用下它张开为I型裂纹后快速扩展，试样断裂。断口上的无特征区是剪切带,而不是剪切裂纹断口。2)Zr41.2Ti13.8Ni10Cu12.5Be22.5块状非晶合金，在充氢时很容易产生氢鼓泡和氢致裂纹。氢鼓泡核心内壁光滑，是通过自由体积富集而形成，通过氢和自由体积的不断进入而长大，当氢压大于被氢降低了的原子键合力时，微裂纹就从鼓泡壁形核、扩展。提出了非晶合金中氢鼓泡形核、长大的模型。3)Zr65Al7.5Ni10Cu17.5块

7、状非晶合金不容易产生氢鼓泡和氢致裂纹，充氢后，晶化温度和玻璃转变温度降低，硬度升高，自由体积增加。少量充氢后压痕表面和压痕下方的塑性区增大，然而当试样内部形成了氢鼓泡或微裂纹就会改变压痕周围的应力状态，压痕塑性区又开始减小。4)当充氢试样内部未产生大的氢鼓泡或氢致裂纹时，氢对非晶合金抗拉和抗压强度影响不明显，然而当试样内部产生了大的氢鼓泡或裂纹时，强度就会严重降低。氢脆的主要原因是内部形成氢鼓泡或者微裂纹。关键词：Zr基大块非晶合金，剪切带，氢，原位拉伸-i-北京科技大学博士学位论文ThedeformationandcrackingoftheZr-base

8、dbulkmetallicglassesandthehydroge