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应力状态对大块金属玻璃剪切带行为影响的研究

作　者: 胡静
导　师: 刘龙飞
学　校: 湖南科技大学
专　业: 材料学
关键词: 大块金属玻璃剪切带正应力静水压力自由体积模型
分类号: TG139.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以大块金属玻璃这一具有广泛应用前景的结构材料为研究对象,针对该类材料的塑性变形极易形成剪切带这一关键问题,围绕应力状态对其剪切带行为影响规律和作用机制这一课题,开展了系列的实验研究工作。初步揭示了不同应力状态对大块金属玻璃剪切带行为的影响和作用机制,对进一步深入理解大块金属玻璃塑性行为及推进其应用提供了有价值的线索。通过不同高径比样品的单轴压缩实验,考察了侧向应力对一种锆基大块金属玻璃剪切带行为的影响。观察发现侧向应力主要影响剪切带数量的多少、以及是否出现分叉、交割、滑移;并且随着侧向应力作用的增加,其剪切带行为变化顺序为:交割—分叉—滑移。利用可控剪切技术研究了正应力对一种锆基大块金属玻璃剪切带行为的影响。研究表明正应力大小对剪切带的数量、倾斜角及传播长度都具有重要的影响,并证实正应力是诱发主要剪切带分叉形成次级剪切带并与之发生交割滑移的主要因素,并且剪切带的交割滑移能提升样品的塑性变形能力。利用外/内径比不同套筒限制样品进行了单轴压缩实验,研究了静水压力对一种锆基大块金属玻璃剪切带行为的影响。研究表明,静水压力促进大块金属玻璃内部自由体积软化,促使剪切带更容易形成,并且主要剪切带与次级剪切带的形成是一个相互竞争的过程。提出了一种可能的将正应力影响引入自由体积模型和描述大块金属玻璃塑性变形压力敏感的方法,即利用Mohr–Coulomb准则将正应力换算成剪应力。修正后自由体积模型的计算结果与可控剪切实验结果基本符合。试验研究表明金属玻璃的剪切带行为受应力状态的影响明显。侧向应力使得其剪切带行为发生改变,由单一方向向多方向及交割、分叉、滑移等转变;正应力诱发主要剪切带分叉形成次级剪切带并与之发生交割滑移;静水压力作用促进大块金属玻璃内部自由体积软化,加速了剪切带的形成。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 大块金属玻璃的发展历史  10-11
  1.2 大块金属玻璃的结构、性能及应用  11-15
  1.3 大块金属玻璃的塑性变形  15-19
    1.3.1 大块金属玻璃的非均匀变形及断裂  15-17
    1.3.2 金属玻璃塑性变形的自由体积模型  17-19
  1.4 剪切带的形成机理及其敏感性因素  19
  1.5 大块金属玻璃塑性与剪切带行为的联系  19-21
  1.6 应力状态对剪切带行为的影响  21-23
  1.7 研究意义和研究内容  23-24
第二章大块金属玻璃的制备与结构表征  24-30
  2.1 引言  24
  2.2 电弧熔炼铜模吸铸法  24-25
  2.3 Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)8e_(22.5) 大块金属玻璃的制备  25-27
  2.4 Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)8e_(22.5) 大块金属玻璃的结构表征  27-29
  2.5 小结  29-30
第三章不同侧向应力作用下剪切带行为的差异  30-36
  3.1 样品准备与实验  30-31
  3.2 实验结果与讨论  31-35
  3.3 本章结论  35-36
第四章正应力对大块金属玻璃剪切带行为的影响  36-43
  4.1 可控剪切技术及其夹具  36-37
  4.2 样品准备及实验  37-38
  4.3 实验结果及讨论  38-42
  4.4 结论  42-43
第五章静水压力对大块金属玻璃剪切带行为的影响  43-50
  5.1 静水压力实现原理  43-44
  5.2 样品、夹具系统及实验  44-46
    5.2.1 样品  44-45
    5.2.2 夹具系统  45
    5.2.3 实验  45-46
  5.4 实验结果与讨论  46-49
  5.5 本章结论  49-50
第六章自由体积模型的修正  50-58
  6.1 引言  50
  6.2 自由体积模型  50-53
    6.2.1 弹塑性响应本构方程  51
    6.2.2 自由体积浓度方程  51-53
      6.2.2.1 自由体积的产生  52-53
      6.2.2.2 自由体积的湮灭  53
  6.3 自由体积模型的局限性  53-54
  6.4 引入正应力因素修正自由体积模型  54-57
  6.5 本章结论  57-58
第七章结论与展望  58-60
  7.1 本论文主要结论  58
  7.2 今后工作展望  58-60
参考文献  60-65
致谢  65-66
附录A：攻读硕士期间发表的论文和参与研究的科研项目  66

应力状态对大块金属玻璃剪切带行为影响的研究

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