一、COMPRESSIVE MECHANICAL PROPERLIES AND FRACTURE MORPHOLOGY OF Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5 BULKYAMORPHOUS ALLOY（论文文献综述）
李雕峰[1]（2021）在《柔顺机构用Zr61Ti2Cu25Al12金属玻璃的弯曲变形行为》文中研究说明柔顺机构（Compliant mechanisms,CMs）作为一种新兴的机构,为许多机械设计问题提供了更新、更好的解决方案。具有非晶态结构的块体金属玻璃（BMGs）在力学性能方面表现出一些明显优势,特别是其具有高屈服强度和高弹性应变极限（～2%）使得金属玻璃有潜力成为用于柔顺机构的新一代材料。本文研究了高断裂韧性和高疲劳极限的Zr61Ti2Cu25Al12（ZT1）块体金属玻璃的弯曲变形行为,主要包括以下三个方面:（一）确定ZT1金属玻璃的弯曲保证强度以及其与剪切带萌生之间的关系。（二）研究ZT1金属玻璃梁非线性大挠度弯曲变形的特点,并利用非线性弯曲理论确定100 μm厚ZT1梁的弯曲保证强度。（三）在三点弯曲载荷下研究了 500μm和100μm厚ZT1梁的疲劳行为。为了保证金属玻璃在三点弯曲测试下的屈服发生在小挠度范围内,金属玻璃三点弯曲测试的跨厚比范围为10-15,该跨厚比要比传统的多晶材料小约一个数量级。通过单向加载弯曲实验得到ZT1金属玻璃的弯曲模量和弯曲屈服强度分别为84 GPa和2070 MPa。根据逐步递增的加载-卸载实验并结合激光共聚焦显微镜观察,ZT1金属玻璃的屈服与剪切带的萌生直接相对应。通过简化的加载-卸载循环实验,得到ZT1金属玻璃的弯曲保证强度为1900±10 MPa,与之对应的永久应变为0.005％。ZT1金属玻璃的弯曲保证强度比拉伸强度高16%。另外,ZT1金属玻璃在弯曲载荷下的回弹模量高达22 MJ/m3,这表明ZT1金属玻璃作为柔性构件具有明显的优势。对于承载大挠度弯曲变形的柔性构件,增加跨厚比可以获得更高的柔性。将由实验得到的“荷载-挠度”曲线转化为无量纲形式并与理论解析解曲线相比较,可以捕获金属玻璃梁在大挠度变形下的屈服事件,同时,可以判断梁的失稳类型。通过单向加载弯曲测试以及非线性弯曲理论,100 μm厚ZT1梁的弯曲屈服强度为2050 MPa。另外,100μm厚ZT1梁的弯曲保证强度为1900 MPa,与之对应的永久应变为0.005%。这表明当ZT1金属玻璃的厚度从1 mm减薄到100μm后,弯曲保证强度并没有发生“尺寸效应”。弯曲保证强度的物理意义对应剪切带胚的扩展应力而非萌生应力。与目前柔顺机构中的候选材料相比,金属玻璃在实现大挠度弯曲变形和高弹性应变能存储方面表现出明显的优势。500 μm和100μm厚ZT1金属玻璃梁的疲劳持久极限均为470 MPa,相对应的疲劳比（σa/σUTS）约为0.3。当ZT1梁的厚度从毫米级下降到100μm时,疲劳寿命和疲劳持久极限并未出现与梁厚度相关的“尺寸效应”。ZT1梁的疲劳裂纹均萌生于微孔洞,这些微孔洞或间接来源于机械抛光过程中产生的表面划痕,或直接来源于样品铸造过程中产生的孔隙。另外,ZT1梁疲劳裂纹的扩展行为取决于应力幅的大小。在高应力幅情况下,疲劳裂纹的扩展阶段占总疲劳寿命的60%-70%,而在低应力幅下,疲劳裂纹的萌生阶段占总疲劳寿命的80%-85%。此外,ZT1梁的裂纹稳态扩展阶段存在两种裂纹偏转机制,一种是沿着裂纹尖端塑性区内的剪切带进行偏转,另一种是裂纹以一定角度从一个剪切带跳跃到另一个剪切带。这两种裂纹偏转机制交替进行,因而产生了典型的阶梯状裂纹扩展形貌。ZT1金属玻璃梁的疲劳持久极限优于传统柔顺机构的候选材料。因此,即使是在循环载荷作用下,ZT1金属玻璃制备的柔性构件在实现大挠度弯曲变形的同时也可以保证更高的可靠性。
周捷[2]（2020）在《B2相韧塑化Ti基和Zr基块体非晶复合材料的结构调控及其力学性能研究》文中进行了进一步梳理虽然块体非晶合金具有高强度、大弹性极限等优异的力学性能,但室温脆性和应变软化仍是其结构工程应用的关键瓶颈。主要原因在于其长程无序的原子排列,难以产生晶体材料中类似“位错”所带来的加工硬化机制,塑性变形集中在非常小的局部区域内（即剪切带）,容易引起灾难性的脆性断裂。研究发现,在非晶基体中引入晶体相能够促进更多剪切带形成和抑制剪切带扩展,从而提高塑性变形能力。其中,引入可发生形变诱导相变的亚稳第二相制备“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料,被认为是同时克服非晶合金的室温脆性和应变软化的有效手段之一。然而,“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料中的晶体第二相形貌特征不易调控的问题仍然十分突出,尤其是在Ti基和Zr基合金体系中,亚稳晶体母相易联结、分布不弥散,组织结构可重复性差。这些因素会大幅弱化晶体相的韧塑化效果,降低力学性能的一致性。针对上述问题,本论文尝试通过微合金化调控内生析出与外加相变介质等手段来调控亚稳第二相的形貌特征,并进一步揭示了此类块体非晶复合材料的组织结构、马氏体相变及其在不同载荷下力学性能、变形行为特征的关联。论文的主要研究内容和结论包括以下几个方面:（1）针对Ti-Cu-Ni-Zr块体非晶复合材料体系中的亚稳B2晶体相分布不均匀降低“相变诱导塑性”效果和力学性能的问题,通过在Ti45Cu41Ni9Zr5非晶合金中添加0.2～0.3 at.%的Ta元素,成功使得B2相弥散析出并同时提高材料的强度和塑性变形能力。研究表明,Ta的固溶促进了亚稳B2相的形核。此外,Ta还起到稳定高温A2相的作用,使得大量纳米A2相粒子在B2相内部形成。纳米A2相粒子促进了 B2相的均匀析出并抑制了 B2相的粗化和长大。变形过程中,纳米A2相粒子可以促进马氏体相变在B2相内部多取向形核,并抑制其快速扩展,均匀化塑性变形,从而提高材料的综合力学性能。其中,Ti44.7Cu41Ni9Zr5Ta0.3的抗压强度达～3050 MPa,压缩塑性应变达到～25%,加工硬化因子为0.11。此外,准静态拉伸载荷下亦具有～1%的塑性变形能力;（2）针对内生B2相“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料中组织可重复性差的问题,提出了通过外加TiNi丝方法以提高组织结构和力学性能的可重复性。研究表明,TiNi丝韧塑化Zr47Ti13Cu11Ni10Be16Nb3块体非晶复合材料具有良好的力学性能一致性。添加50%体积分数的TiNi丝后,Zr47Ti1 3Cu11Ni10Be16Nb3块体非晶复合材料的准静态压缩断裂强度和塑性变形能力同时提高,分别达到2134±46 MPa和13.4±1.0%,且具有强的加工硬化能力,抗压强度比基础非晶合金提高了接近30%。在准静态拉伸下,这种添加TiNi丝的块体非晶复合材料也表现出0.8±0.2%的塑性。TiNi丝的马氏体相变及其与非晶基体的协同变形对力学性能的提高起到决定性的作用。研究表明,外加TiNi丝的方法可以便捷地调控组织结构并大幅提高力学性能的一致性;（3）针对非晶合金材料服役过程中可能面临的极端条件,系统研究了“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料在高应变率载荷下的动态力学行为,厘清了 B2相高应变率下的马氏体相变及应变率强化特征。研究表明,在动态载荷下,具有“相变诱导塑性”效应的Cu46.25Zr48Al4Ag1Sn0.75块体非晶复合材料在表现出高的极限强度（～1550 MPa）的前提下,还显示了大的断裂应变（～15%）以及独特的两阶段硬化特征。此外,TiNi丝韧塑化Zr47Ti13Cu11Ni10Be16Nb3块体非晶复合材料的动态断裂应变也达到～15%。在高应变率下,相对于传统树枝晶块体非晶复合材料而言,“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料在较低的晶体相体积分数（～40%）下即可达到最佳的韧塑化效果,从而不用牺牲强度。研究发现,高应变率下马氏体相变仍然可以发生,从而有效地释放局部应力集中,抑制单一剪切带快速扩展,促进多重剪切带形成,均匀化塑性变形。“相变诱导塑性”和绝热温升之间的竞争决定了不同应变率下的动态力学行为。一方面,提高应变率会促进马氏体相变,有利于“相变诱导塑性”;另一方面,更高的应变率会加剧局部瞬时温升,引起应变局域化。总的来说,“相变诱导塑性”极大提高了块体非晶复合材料的动态力学性能,这使其在高速高载能工程应用方面具备巨大的潜力。
曹迪[3]（2019）在《基于多尺度结构不均匀性调控的块体非晶合金性能优化研究》文中研究说明块体非晶合金具有高强度、高硬度、高韧性以及优异的物理化学特性,但是制备成本偏高、非晶形成能力不足以及塑性变形能力有限,极大地限制了其作为结构材料的工程推广与实际应用。另外,由于非晶合金原子结构还无法精确表征,在非晶合金体系中难以建立如晶体材料中经典的结构-性能关系,以指导非晶合金性能的调控。非晶合金短程有序的结构特点使其存在本征的不同尺度、不同形式的结构不均匀性。最近的研究表明,非晶合金的性能,如非晶形成能力和塑性变形能力等,与其结构不均匀性紧密相关,但目前非晶合金性能与结构不均匀性的关联还缺乏系统研究。针对上述问题,本研究系统研究了在不同体系的块体非晶合金中,通过合金化元素与制备工艺等关键因素调控非晶合金原子堆垛结构与自由体积,探究多尺度结构非均匀性对非晶形成能力与塑性变形能力的影响,并对相关的作用机理进行探究。氧杂质是低成本制备非晶合金必须面对的问题之一。在最广泛研究的ZrCu基块体非晶合金中,氧对其非晶形成能力的影响还有一定的争议。本研究表明,在含有Al或Be的ZrCu基非晶合金中,氧优先以共价键形式与Al或Be键合,具有方向性的共价键打破合金结构中原有的以正二十面体团簇为主的短程有序原子密排结构,低对称性团簇含量增加,特征多面体的分布更宽,合金的原子结构更易失稳,从而使合金的非晶形成能力显着降低。而在不含Al和Be的ZrCu基非晶合金中,微量的氧优先以金属键形式与Zr键合,小尺寸的氧提高合金原子堆垛密度,使过冷液体更加稳定,从而提高合金的非晶形成能力。设计高氧容限的ZrCu基块体非晶合金时,要保证其它合金元素氧化物的标准生成吉布斯自由能高于Zr02。其次,一般认为增加非晶合金中原子排列疏松的区域可以提高其塑性变形能力。但对Zr20Cu20Ti20Hf20Ni20块体非晶合金研究发现,0.1～0.2at%小尺寸元素的添加可以显着增加非晶合金的塑性变形能力,合金化后的非晶合金在经过50%的压缩应变后仍未发生断裂。研究发现,这些小原子的添加促使非晶合金中形成了尺度为2～10 nm,原子排列更为密集、能量更高的小原子富集区。这些富集区增加了非晶合金中非稳态的局域原子结构,塑性变形时这些区域激活能低,容易失稳,从而大幅度提高了宏观塑性。该研究表明,除通过增加非晶合金中的自由体积来提高其塑性外,增加非晶合金中局域原子排列密集的局域结构,也是提高非晶合金塑性变形能力的另一重要思路和途径。但是,添加小原子提高塑性变形能力时,必须考虑其与周围原子的键合作用。例如,在Fe65Ni17P11.5C6.5块体非晶合金中,氧的添加促进Fe基非晶合金中具有共价键特征的p-d杂化键的产生,合金中可参与形变的金属键含量降低,并使其断裂方式由韧性向脆性转变。此外,块体非晶合金的设计准则一般遵循Inoue三原则,正混合热元素的作用往往被忽略。通过系统的研究与Cu为正混合热的元素对Zr-Cu-Al合金非晶形成能力、结构不均匀性与力学性能的影响,发现正混合热元素替换Cu可以改变非晶合金的性能。对于非晶形成能力而言,正混合热元素的添加阻碍晶化过程中Cu的长程重排。合金的非晶形成能力受添加元素与替换元素之间的原子尺寸差和混合焓影响:尺寸差越大、正混合焓越小的元素对非晶形成能力的提高越明显,且最优添加量越大。混合焓的大小对非晶合金塑性变形能力有直接影响,中等正混合焓值（+3～+6kJ/mol）的元素添加,可以提高合金中具有“类液区”特性的非稳态原子团簇含量,从而提高合金的塑性变形能力。最后,通过制备工艺的调控,采用长时等温结合石英管水淬的方法,在多种合金中制备了具有梯度自由体积分布的大塑性块体非晶合金,合金中约300μm厚的表层自由体积浓度相比芯部更大,硬度更低,这源于该方法相比铜模吸铸,在冷却过程中沿样品径向更大的冷却速度梯度。具有梯度自由体积分布的Fe74Mo6P13C7非晶合金的塑性变形能力由铜模吸铸的0.2%提高至5%,梯度自由体积分布的Zr、Ti和Pd基非晶合金塑性变形能力有5～15倍的提升。表层较高浓度的自由体积促进剪切带的形核,同时芯部较高的硬度阻碍其快速扩展,抑制局域孔洞和裂纹的产生,从而进一步促使更高密度的剪切带在样品表层位置生成,使得材料在断裂前可以承载更多的塑性变形,实现了宏观塑性变形能力的提高。
陈春玲[4]（2007）在《块体非晶合金的非晶形成能力与原子尺寸因素研究》文中进行了进一步梳理块体非晶合金具有许多独特的物理、化学和力学性能,使得其在航空、航天、电子、机械和化工等领域和行业中呈现出广阔的应用前景。因而,对块体非晶的研究无论在理论上还是在应用上都有重要意义。八十年代末国外发现了可以通过铜模冷却制备的块体非晶合金,使得该领域成为新材料研究热点和前沿,但是近几年来,却未见突破性的进展,究其原因,主要是非晶合金的形成机制一直不清楚,对于复杂的多元体系,显然不可能仅仅依靠大量实验及经验规律来获得理想的非晶成分。本文选择目前已报道的块体非晶合金作为研究目标,利用现有的大量的数据资源,对原子尺寸因素和非晶形成能力的关系进行系统分析,总结了原子尺寸差以及基元素体积有效率与合金非晶形成能力的关系,并对其合理性进行验证。结果表明,不同非晶合金体系的原子尺寸差范围不同,但是与原子的百分含量呈现一种线性关系,而基元素体积有效率同样与原子百分含量呈现明显的线性关系,并且不同非晶合金体系的这两个参数都与基元素原子半径存在一种趋势,可以在一定程度上表征合金的非晶形成能力,用来进行非晶合金的成分优化和设计,为发展能工业化的块体非晶合金材料及其制备技术提供帮助。
高玉来,沈军,孙剑飞,王刚,邢大伟,周彼德,李庆春[5]（2003）在《大块非晶合金的性能、制备及应用》文中指出综述了大块非晶合金的性能、制备方法及应用,对比了吸铸法制备的棒状Zr41 2Ti13 8Cu12 5Ni10Be22 5,Zr57Cu20Al10Ni8Ti5,Zr52 5Ti5Cu17 9Ni14 6Al10（原子分数）大块非晶样品的过冷温度区间宽度（ΔTx）,给出了3种大块非晶合金系列的热稳定性参数Tg、Tx及ΔTx,提出了大块非晶合金领域存在的问题及发展方向.
二、COMPRESSIVE MECHANICAL PROPERLIES AND FRACTURE MORPHOLOGY OF Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5 BULKYAMORPHOUS ALLOY（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、COMPRESSIVE MECHANICAL PROPERLIES AND FRACTURE MORPHOLOGY OF Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5 BULKYAMORPHOUS ALLOY（论文提纲范文）
（1）柔顺机构用Zr61Ti2Cu25Al12金属玻璃的弯曲变形行为（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 柔顺机构概述 |
| 1.1.1 柔顺机构的优势 |
| 1.1.2 柔顺机构面临的挑战 |
| 1.1.3 柔顺机构的应用 |
| 1.2 柔性构件的柔度与变形 |
| 1.2.1 刚度与柔度 |
| 1.2.2 线性与非线性变形 |
| 1.2.3 柔性构件在材料方面的考虑 |
| 1.3 金属玻璃概述 |
| 1.3.1 金属玻璃的形变特点 |
| 1.3.2 高韧性Zr_(61)Ti_2Cu_(25)Al_(12)金属玻璃 |
| 1.3.3 金属玻璃在柔顺机构中的应用探索 |
| 1.4 弯曲变形及相关的力学参数 |
| 1.4.1 弯曲变形过程中的应力-应变关系 |
| 1.4.2 金属玻璃弯曲变形的研究进展 |
| 1.4.3 弯曲保证强度与弯曲模量 |
| 1.5 金属玻璃的疲劳断裂行为 |
| 1.5.1 金属玻璃弯曲载荷下的应力-寿命曲线 |
| 1.5.2 金属玻璃疲劳的尺寸效应 |
| 1.6 本工作的目的与内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 实验材料制备 |
| 2.1.1 电弧熔炼制备母合金 |
| 2.1.2 铜模浇铸制备金属玻璃样品 |
| 2.2 结构表征 |
| 2.2.1 X-射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD) |
| 2.2.2 差示扫描量热分析(Differential Scanning Calorimeter,DSC) |
| 2.2.3 三维激光测量显微镜(3D measuring laser microscope) |
| 2.2.4 X-射线三维成像(X-ray tomography technique, XRT) |
| 2.2.5 扫描电子显微镜观察(Scanning electron microscope,SEM) |
| 2.3 力学性能测试 |
| 2.3.1 金属玻璃三点弯曲载荷下小挠度变形跨厚比的建立 |
| 2.3.2 鞍形弯曲对弯曲变形的影响 |
| 2.3.3 ZT1金属玻璃单向加载弯曲实验 |
| 2.3.4 ZT1金属玻璃弯曲保证强度的预估方法 |
| 2.3.5 ZT1金属玻璃弯曲保证强度的确定方法 |
| 2.3.6 三点弯曲疲劳“应力-寿命”曲线测试 |
| 2.3.7 间歇性疲劳测试 |
| 第3章 Zr_(61)Ti_2Cu_(25)Al_(12)金属玻璃的弯曲保证强度及其与剪切带萌生之间的关系 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验结果 |
| 3.2.1 ZT1金属玻璃单向加载弯曲变形行为 |
| 3.2.2 ZT1金属玻璃弯曲保证强度的预估 |
| 3.2.3 ZT1金属玻璃弯曲保证强度的确定 |
| 3.3 讨论 |
| 3.3.1 评价金属玻璃弯曲变形的力学参数和相关问题 |
| 3.3.2 弯曲保证强度对于金属玻璃的意义 |
| 3.3.3 金属玻璃弯曲保证强度与抗拉强度之间的关系 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Zr_(61)Ti_2Cu_(25)Al_(12)金属玻璃大挠度弯曲变形行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 跨厚比对ZT1梁柔性的影响 |
| 4.2.2 无量纲载荷-挠度关系的应用 |
| 4.2.3 100μm厚ZT1梁的大挠度弯曲变形行为 |
| 4.2.4 100μm厚ZT1梁弯曲保证强度的确定 |
| 4.3 讨论 |
| 4.3.1 不同材料三点弯曲载荷下跨厚比的选择依据 |
| 4.3.2 弯曲保证强度的物理意义 |
| 4.3.3 金属玻璃在柔顺机构中实现大挠度弯曲变形的优势 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 小尺寸Zr_(61)Ti_2Cu_(25)Al_(12)金属玻璃梁的弯曲疲劳行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 不同厚度ZT1梁的“应力-寿命”行为 |
| 5.2.2 疲劳断口形貌分析 |
| 5.2.3 ZT1梁疲劳裂纹的萌生和扩展行为 |
| 5.3 讨论 |
| 5.3.1 金属玻璃疲劳裂纹的萌生机制 |
| 5.3.2 金属玻璃梁的厚度对疲劳行为的影响 |
| 5.3.3 从疲劳失效的角度分析ZT1金属玻璃作为柔性构件的优势 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）B2相韧塑化Ti基和Zr基块体非晶复合材料的结构调控及其力学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 非晶合金概述 |
| 2.1.1 块体非晶合金的发展 |
| 2.1.2 块体非晶合金的力学性能及应用前景 |
| 2.1.3 非晶合金的微观变形机制 |
| 2.2 块体非晶复合材料概述 |
| 2.2.1 外加第二相块体非晶复合材料的制备及其准静态力学行为 |
| 2.2.2 内生第二相块体非晶复合材料的制备及其准静态力学行为 |
| 2.3 “相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料概述 |
| 2.3.1 “相变诱导塑性”韧塑化CuZr基块体非晶复合材料 |
| 2.3.2 “相变诱导塑性”韧塑化Ti基块体非晶复合材料 |
| 2.3.3 其他体系“相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料 |
| 2.3.4 “相变诱导塑性”韧塑化块体非晶复合材料的韧塑化机理 |
| 2.4 块体非晶复合材料的动态力学行为 |
| 2.5 本文的研究背景、研究目的和主要研究内容 |
| 2.5.1 研究背景 |
| 2.5.2 研究目的 |
| 2.5.3 主要研究内容 |
| 3 实验材料与研究方法 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.2.1 真空电弧熔炼母合金 |
| 3.2.2 铜模吸铸法制备内生第二相块体非晶复合材料 |
| 3.2.3 渗流铸造法制备外加第二相块体非晶复合材料 |
| 3.3 组织分析及性能测试 |
| 3.3.1 物相及微观结构分析 |
| 3.3.2 热力学性能测试 |
| 3.3.3 力学性能测试 |
| 3.3.4 有限元模拟 |
| 4 Ta微合金化调控Ti_(45)Cu_(41)Ni_9Zr_5非晶合金的相形成与力学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ta微合金化调控Ti_(45)Cu_(41)Ni_9Zr_5非晶合金相形成及其作用机理 |
| 4.2.1 Ta微合金化对相形成的影响 |
| 4.2.2 Ta微合金化对相形成的影响机制探究 |
| 4.3 Ta微合金化对Ti_(45)Cu_(41)Ni_9Zr_5非晶合金准静态力学性能的影响 |
| 4.3.1 准静态压缩性能 |
| 4.3.2 准静态拉伸性能 |
| 4.4 分析与讨论 |
| 4.4.1 Ti_(45-x)Cu_(41)Ni_9Zr_5Ta_x合金组织结构与力学性能的关联 |
| 4.4.2 Ti_(45-x)Cu_(41)Ni_9Zr_5Ta_x合金力学性能拉压不对称性的成因 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 外加TiNi丝制备块体非晶复合材料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 TiNi丝韧塑化Zr_(47)Ti_(13)Cu_(11)Ni_(10)Be_(16)Nb_3块体非晶复合材料的制备 |
| 5.2.1 渗流铸造工艺对非晶复合材料界面的影响 |
| 5.2.2 渗流铸造工艺对非晶复合材料压缩性能的影响 |
| 5.3 TiNi丝韧塑化Zr_(47)Ti_(13)Cu_(11)Ni_(10)Be_(16)Nb_3块体非晶复合材料的界面 |
| 5.3.1 界面结构 |
| 5.3.2 界面微区力学性能 |
| 5.4 外加TiNi丝韧塑化其它合金体系块体非晶复合材料的可行性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 TiNi丝块体非晶复合材料的准静态力学行为研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 TiNi丝韧塑化Zr_(47)Ti_(13)Cu_(11)Ni_(10)Be_(16)Nb_3块体非晶复合材料的准静态压缩力学行为 |
| 6.2.1 准静态压缩性能 |
| 6.2.2 准静态压缩变形行为 |
| 6.2.3 准静态压缩断裂模式 |
| 6.2.4 马氏体相变在准静态压缩力学行为中的作用 |
| 6.2.5 马氏体相变的作用及其动力学模型 |
| 6.3 TiNi丝韧塑化Zr_(47)Ti_(13)Cu_(11)Ni_(10)Be_(16)Nb_3块体非晶复合材料的准静态拉伸力学行为 |
| 6.3.1 准静态拉伸性能 |
| 6.3.2 准静态拉伸变形行为 |
| 6.3.3 马氏体相变在准静态拉伸力学行为中的作用及机制 |
| 6.4 拉压力学性能不对称性的成因 |
| 6.5 准静态力学性能的一致性 |
| 6.6 外加TiNi丝韧塑化Ti基块体非晶复合材料的力学性能 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 B2相韧塑化块体非晶复合材料的动态力学行为研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 Zr_(46.25)Cu_(48)Al_4Ag_1Sn_(0.75)块体非晶复合材料动态力学测试样品的制备 |
| 7.3 Zr_(46.25)Cu_(48)Al_4Ag_1Sn_(0.75)块体非晶复合材料的动态压缩性能及变形机制 |
| 7.3.1 动态压缩性能 |
| 7.3.2 动态压缩变形机制 |
| 7.4 Zr_(46.25)Cu_(48)Al_4Ag_1Sn_(0.75)块体非晶复合材料动态力学行为的影响因素 |
| 7.4.1 应变率的影响及其机制 |
| 7.4.2 B2相体积分数的影响及其机制 |
| 7.5 Zr_(46.25)Cu_(48)Al_4Ag_1Sn_(0.75)块体非晶复合材料的动态变形模拟研究 |
| 7.6 TiNi丝韧塑化Zr_(47)Ti_(13)Cu_(11)Ni_(10)Be_(16)Nb_3块体非晶复合材料的动态力学性能 |
| 7.7 本章小结 |
| 8 总结 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于多尺度结构不均匀性调控的块体非晶合金性能优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 块体非晶合金的发展 |
| 2.2 非晶合金的性能概述 |
| 2.3 非晶合金的多尺度结构不均匀性 |
| 2.3.1 非晶合金的原子尺度结构不均匀性 |
| 2.3.2 非晶合金纳米、微米尺度下结构不均匀性 |
| 2.3.3 非晶合金的结构不均匀性的表征 |
| 2.3.4 非晶合金的纳米级的异质结构 |
| 2.4 非晶合金结构不均匀性与非晶形成能力的关联 |
| 2.5 非晶合金结构不均匀性与塑性变形能力的关联 |
| 2.6 非晶合金结构不均匀性的调控 |
| 2.6.1 结构不均匀性与非晶形成能力的调控 |
| 2.6.2 结构不均匀性与塑性变形能力的调控 |
| 2.7 本研究的研究意义和主要研究内容 |
| 2.7.1 研究背景 |
| 2.7.2 研究意义 |
| 2.7.3 主要研究内容 |
| 3 实验材料与研究方法 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.2.1 母合金的制备 |
| 3.2.2 常规非晶样品的制备 |
| 3.3 合金组织分析及性能测试 |
| 3.3.1 物相及微观结构分析 |
| 3.3.2 热力学分析 |
| 3.3.3 力学性能测试 |
| 3.3.4 第一性原理分子动力学模拟 |
| 4 氧对ZrCu基块体非晶合金非晶形成能力的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同含氧量Zr_(46)Cu_(46)Al_8非晶合金的制备 |
| 4.3 氧对Zr_(46)Cu_(46)Al_8合金非晶形成的影响与机理 |
| 4.3.1 氧对Zr_(46)Cu_(46)Al_8合金相形成的影响 |
| 4.3.2 氧对Zr_(46)Cu_(46)Al_8非晶合金热力学性能的影响 |
| 4.3.3 氧对Zr_(46)Cu_(46)Al_8非晶合金局域有序结构的影响 |
| 4.3.4 氧对Zr_(46)Cu_(46)Al_8非晶合金原子结构的影响 |
| 4.4 高氧容限ZrCu基非晶合金的成分设计准则 |
| 4.5 高氧容限锆铜基非晶合金中氧对非晶形成影响与作用机理 |
| 4.5.1 氧对Zr_(20)Cu_(20)Ti_(20)Hf_(20)Ni_(20)合金相形成的影响 |
| 4.5.2 氧对Zr_(20)Cu_(20)Ti_(20)Hf_(20)Ni_(20)非晶合金热力学性能的影响 |
| 4.5.3 氧对Zr_(20)Cu_(20)Ti_(20)Hf_(20)Ni_(20)非晶合金局域结构的影响 |
| 4.5.4 氧对Zr_(20)Cu_(20)Ti_(20)Hf_(20)Ni_(20)非晶原子结构的影响 |
| 4.5.5 氧促进Zr_(20)Cu_(20)Ti_(20)Hf_(20)Ni_(20)非晶形成的机理探究 |
| 4.6 小结 |
| 5 小尺寸原子对块体非晶合金力学性能与结构不均匀性调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 小尺寸原子调控Zr_(20)Cu_(20)Ti_(20)Hf_(20)Ni_(20)非晶合金结构不均匀性 |
| 5.2.1 小尺寸原子对合金力学性能影响 |
| 5.2.2 小尺寸原子对β和β'弛豫影响 |
| 5.2.3 小尺寸原子添加对非晶合金能量状态的影响 |
| 5.2.4 小尺寸原子对非晶波色峰的影响 |
| 5.2.5 小尺寸原子对非晶合金力学不均匀性的影响 |
| 5.2.6 小尺寸原子调控非晶合金结构不均匀性的结构起源 |
| 5.2.7 小尺寸原子调控结构不均匀性与塑性变形能力的关联 |
| 5.3 小尺寸原子对Fe_(65)Ni_(17)P_(11.5)C_(6.5)非晶合金结构不均匀性的调控 |
| 5.3.1 氧对合金力学性能的影响 |
| 5.3.2 氧对合金键合特征与力学非均匀性的影响 |
| 5.4 小结 |
| 6 正混合热元素对Zr_(48)Cu_(48)Al_4块体非晶合金形成能力与力学性能影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 正混合热元素对Zr_(48)Cu_(48-x)Al_4M_x非晶合金形成能力的影响 |
| 6.2.1 Zr_(48)Cu_(48)Al_4块体非晶合金的临界直径 |
| 6.2.2 正混合热元素对Zr_(48)Cu_(48-x)Al_4M_x合金非晶形成能力的影响 |
| 6.2.3 正混合热元素对Zr_(48)Cu_(48)Al_4非晶合金热力学性能的影响 |
| 6.3 Zr_(48)Cu_(48-x)Al_4M_x非晶合金力学性能 |
| 6.4 分析与讨论 |
| 6.4.1 最大临界直径、最佳添加量与正混合热元素性质的关联 |
| 6.4.2 混合热与结构不均匀性、力学性能的关联 |
| 6.5 小结 |
| 7 制备工艺对非晶合金自由体积分布与力学性能的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 制备工艺对非晶合金力学性能的影响 |
| 7.3 不同制备工艺对非晶合金结构与硬度的影响 |
| 7.3.1 原子结构 |
| 7.3.2 硬度的非均匀分布 |
| 7.3.3 表层与芯部非晶合金的微观结构 |
| 7.4 分析与讨论 |
| 7.4.1 梯度结构形成机制 |
| 7.4.2 表面软化层对非晶合金力学性能的影响 |
| 7.5 小结 |
| 8 总结 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）块体非晶合金的非晶形成能力与原子尺寸因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 块体非晶合金的发展历史与研究现状 |
| 1.1.1 非晶合金的发展历史 |
| 1.1.2 非晶合金的研究现状 |
| 1.2 非晶合金的结构特点与结构模型 |
| 1.2.1 非晶合金的结构特点 |
| 1.2.2 非晶合金的结构模型 |
| 1.3 块体非晶合金的性能特点及应用 |
| 1.3.1 非晶合金的性能特点 |
| 1.3.2 应用前景 |
| 1.4 本论文的研究内容与意义 |
| 2 块体非晶合金的主要制备方法与测试手段 |
| 2.1 主要制备方法与特点 |
| 2.1.1 熔体直接凝固法 |
| 2.1.2 避免非均匀形核的工艺方法 |
| 2.1.3 以非晶合金为基复合材料的制备方法 |
| 2.2 主要测试方法 |
| 2.2.1 热分析方法 |
| 2.2.2 非晶态结构测定 |
| 2.2.3 超声测量方法及基本原理 |
| 2.2.4 高分辨透射电子显微镜 |
| 3 块体非晶合金的成分优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 块体非晶合金形成的结构、热力学和动力学条件 |
| 3.2.1 块体非晶合金形成的结构条件 |
| 3.2.2 块体非晶合金形成的热力学条件 |
| 3.2.3 块体非晶合金形成的动力学条件 |
| 3.3 非晶合金的成分优化设计 |
| 3.3.1 非晶形成能力的表征参数 |
| 3.3.2 多组元非晶合金的成分设计 |
| 4 原子尺寸因素对合金非晶形成能力的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 合金非晶形成的原子尺寸因素研究进展 |
| 4.2.1 拓扑学模型 |
| 4.2.2 有效原子堆积模型 |
| 4.2.3 Senkov 模型 |
| 4.3 原子尺寸分布图与合金非晶形成能力的关系 |
| 4.3.1 传统非晶合金的原子尺寸分布图 |
| 4.3.2 块体非晶合金的原子尺寸分布图 |
| 4.4 原子尺寸差与合金非晶形成能力的关系 |
| 4.5 基元素体积占有率与非晶形成能力的关系 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 详细摘要 |
（5）大块非晶合金的性能、制备及应用（论文提纲范文）
| 1 大块非晶合金性能特点 |
| 1.1 大块非晶合金的力学性能 |
| 1.1.1 高拉伸强度 |
| 1.1.2 高硬度 |
| 1.1.3 低弹性模量 |
| 1.2 大块非晶合金的其他性能 |
| 2 大块非晶合金制备方法 |
| 2.1 直接凝固法 |
| 2.2 粉末固结成形法 |
| 3 大块非晶合金的应用概况 |
| 4 大块非晶合金存在的问题及发展方向 |
四、COMPRESSIVE MECHANICAL PROPERLIES AND FRACTURE MORPHOLOGY OF Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5 BULKYAMORPHOUS ALLOY（论文参考文献）
- [1]柔顺机构用Zr61Ti2Cu25Al12金属玻璃的弯曲变形行为[D]. 李雕峰. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [2]B2相韧塑化Ti基和Zr基块体非晶复合材料的结构调控及其力学性能研究[D]. 周捷. 北京科技大学, 2020(01)
- [3]基于多尺度结构不均匀性调控的块体非晶合金性能优化研究[D]. 曹迪. 北京科技大学, 2019(02)
- [4]块体非晶合金的非晶形成能力与原子尺寸因素研究[D]. 陈春玲. 河南理工大学, 2007(02)
- [5]大块非晶合金的性能、制备及应用[J]. 高玉来,沈军,孙剑飞,王刚,邢大伟,周彼德,李庆春. 材料科学与工艺, 2003(02)