鈦基內(nèi)生非晶復(fù)合材料的室溫變形行為及機理_第1頁
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文檔簡介

1、鈦基內(nèi)生非晶復(fù)合材料的室溫變形行為及機理非晶合金在加載過程中因為局域化剪切帶的形成,導(dǎo)致非晶合金室溫下沒有宏觀塑性。為了提高室溫塑性,內(nèi)生樹枝晶增韌的非晶基復(fù)合材料被相繼開發(fā)出來。該類合金具有塑性大、強度高和制備工藝簡單等特點。但是,室溫拉伸變形屈服后,非晶復(fù)合材料主要表現(xiàn)為應(yīng)變軟化,導(dǎo)致該類復(fù)合材料在服役過程中過早失效。為了解決這一問題,典型的內(nèi)生樹枝晶非晶復(fù)合材料(Ti48Zr18V12Cu5Be17,原子比,%)被開發(fā)出來。應(yīng)用納米壓痕技術(shù)結(jié)合有限元模擬的方法反演出了樹枝晶的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。另外,根據(jù)內(nèi)生樹枝晶/非晶復(fù)合材料的拉伸行為,拉伸變形曲線可分為四個階段:(1)彈性-彈性,(

2、2)彈性-塑性,(3)塑性-塑性(加工硬化)和(4)塑性-塑性(應(yīng)變軟化)階段。每個階段的本構(gòu)方程均被構(gòu)建出來,理論計算結(jié)果和實驗結(jié)果相一致。因此,該拉伸模型能夠用來解釋和預(yù)測非晶復(fù)合材料的拉伸變形行為。根據(jù)拉伸變形模型,發(fā)現(xiàn)在變形過程中,兩相的彈性模量對非晶復(fù)合材料的力學(xué)行為有重要影響。通過冷軋實驗,研究了樹枝晶/非晶復(fù)合材料在變形過程中模量和硬度演變規(guī)律。研究表明,樹枝晶/非晶復(fù)合材料中非晶相的楊氏模量和硬度隨著冷軋變形量增加而減小。然而,樹枝晶相的楊氏模量保持不變,硬度先增加,隨后保持不變。因為在塑性變形過程中非晶基體有自由體積的產(chǎn)生,所以非晶相的楊氏模量降低。樹枝晶在變形前后原子間間距不會發(fā)生改變,導(dǎo)致楊氏模量基本保持不變。通過拉伸變形模型的理論預(yù)測,發(fā)現(xiàn)當(dāng)非晶相和樹枝晶相的楊氏模量相匹配時,非晶復(fù)合材料的塑性達到最大。為驗證理論的正確性,設(shè)計了拉伸預(yù)變形實驗。該實驗?zāi)軌虮ＷC兩相模量趨于相近。研究表明預(yù)變形能夠顯著地增加非晶復(fù)合材料的塑性,并且,強度也略微增加。預(yù)變形后導(dǎo)致非晶相中的自由體積增加,而自由體積的增加將進一步引發(fā)非晶相的楊氏模量降低,從而使非晶相和樹枝晶相間的應(yīng)力集中增加,最終,激發(fā)多重剪切帶。剪切帶的密度與非晶復(fù)合材料的塑性大小成正相關(guān)。所以,多重剪切帶使得非晶復(fù)合材料塑性增加。楊氏模量的匹配為設(shè)計兩相非晶復(fù)合材料提

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