Zr基大塊非晶合金在過冷液相區(qū)中的塑性變形行為及有限元模擬.pdf

1、本論文利用X射線衍射分析儀（XRD）、示差掃描量熱儀（DSC）、Zwick/Roell力學性能試驗機和HV-1000型顯微維氏硬度計等系統研究了Zr55Cu30Al10Ni5大塊非晶合金的結構、熱穩(wěn)定性、在過冷液相區(qū)內中的塑性變形行為以及變形后的結構和性能，并采用DEFORM-3D有限元軟件對Zr55Cu30Al10Ni5大塊非晶合金在過冷液相區(qū)內的單軸壓縮實驗進行了有限元方法（Finite element method，FEM）的數值

2、模擬。 采用電弧熔煉/銅模吸鑄技術制備了直徑為3mm的大塊非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5。DSC實驗結果表明：大塊非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5具有合適的玻璃轉變溫度和寬廣的過冷液相區(qū)；通過繪制大塊非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的TTT曲線，為其在過冷液相區(qū)的單軸壓縮實驗選擇了一系列的成形溫度和應變速率。 利用Zwick/Roell力學性能試驗機研究了Zr55Cu30Al10Ni5大塊非晶合金在過

3、冷液相區(qū)中（417℃～452℃）、應變速率5×10-4s-1～1×10-1s-1條件下的塑性變形行為。實驗結果表明：大塊非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5在過冷液相區(qū)內的塑性變形行為強烈依賴于溫度和變形速率。在低的應變速率和高的成形溫度下大塊非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的流變特征表現為牛頓流變，而在高的應變速率和低的成形溫度下大塊非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的流變特征由單一的牛頓流變轉變?yōu)榉桥ｎD流變。由此，大塊非

4、晶合金Zr55Cu30Al10Ni5在過冷液相區(qū)的最佳成形區(qū)域為：437±5℃，應變速率1×10-3s-1 ～1×10-2s-1。采用XRD、DSC和顯微維氏硬度計等實驗手段系統研究了塑性變形行為對大塊非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的結構、熱穩(wěn)定性和硬度值的影響。研究表明：成形后的樣品基本保持原有的非晶結構，但晶化焓有所減少，顯微硬度值均有所提高。 采用三種不同的模型嘗試建立非晶合金關于流動應力、應變速率和溫度的本構方程

5、。通過對VFT方程的擬合表明：Zr55Cu30Al10Ni5大塊非晶合金具有強玻璃形成能力的物理本質?；诔苄粤髯儽緲嫹匠蹋到y地擬合了Zr55Cu30Al10Ni5大塊非晶合金在溫度分別為427℃、437℃和447℃時的系數K和m，此方程適用于牛頓流變區(qū)域。基于應力松弛流變力學本構方程，確定了流動應力、應變速率和溫度的關系，推導出了適用于Zr55Cu30Al10Ni5大塊非晶合金在過冷液相區(qū)內非晶相的力學本構方程，并對應力松弛流變力