Zr基非晶合金的塑性變形及數(shù)值模擬.pdf

1、非晶合金具有一系列優(yōu)異的性能，在熱力學(xué)上處于亞穩(wěn)態(tài)，加熱至一定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生晶化，晶化后均勻分布在非晶合金基體上的納米晶能大大改善非晶合金的力學(xué)性能與磁性能。因此，晶化動(dòng)力學(xué)成為非晶合金研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
　　 塑性變形同樣能夠誘導(dǎo)非晶合金的晶化，并且有望成為制備新型非晶基復(fù)合材料的有效手段。非晶合金在工程應(yīng)用中，不可避免地會(huì)發(fā)生塑性變形，其產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變化會(huì)對材料的各種性能將會(huì)產(chǎn)生影響。因此，了解塑性變形誘導(dǎo)非晶合金晶化的微觀機(jī)

2、制具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。通常情況下我們借助試驗(yàn)儀器來觀察塑性變形區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)變化，但是內(nèi)部力的分布情況無法用肉眼觀察到，只能通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)和力學(xué)計(jì)算以表達(dá)式的形式來描述。有限元模擬則可以一目了然的看到應(yīng)力的大小以及分布，因此采用該方法來研究塑性變形過程很有意義。
　　 利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HREM)觀察了室溫壓痕和軋制后非晶合金微觀結(jié)構(gòu)的變化、利用DSC研究了

3、非晶合金自由體積變化，并且采用了DEFORM-3D分別對Zr60Al15Ni25非晶合金的軋制以及Zr65Al75Ni10Cu12.5Ag5非晶合金的維氏壓痕進(jìn)行了有限元模擬，觀察變形區(qū)域的應(yīng)力、應(yīng)變分布，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果探討塑性變形誘導(dǎo)非晶合金晶化的微觀機(jī)制。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在維氏壓痕區(qū)域發(fā)生了晶化現(xiàn)象，并且壓痕正下方尖端區(qū)域、棱區(qū)域和其他區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)變化不一致，壓痕模擬的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在維氏壓痕尖端區(qū)域和棱區(qū)域的應(yīng)力、應(yīng)變明顯大于其他區(qū)域，尖端區(qū)域

4、大于棱區(qū)域。軋制采用了連續(xù)軋制的方式，即在前一軋制變形量的基礎(chǔ)上進(jìn)行下一變形量的軋制，壓下量以10％的增量軋至90％，同樣引起了微觀結(jié)構(gòu)變化，當(dāng)變形量達(dá)到一定程度時(shí)，以剪切帶的形式發(fā)生了非均勻塑性變形，軋制模擬的結(jié)果顯示在軋制變形量達(dá)到50％時(shí)，在軋輥正下方以及試樣的橫截面上三向應(yīng)力、應(yīng)變的分布均呈現(xiàn)了一定的變化規(guī)律。局部區(qū)域的X、Y和Z三向壓應(yīng)力值均超過了屈服強(qiáng)度，發(fā)生了塑性變形，產(chǎn)生剪切帶。
　　 結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析的