非晶合金在加載條件下往往展現(xiàn)出局域剪切變形從而引起脆性破壞,這在一定程度上限制了其應(yīng)用。為了解決這一問題,設(shè)計非晶復(fù)合材料是實現(xiàn)非晶合金強(qiáng)韌化的有效途徑之一。本文采用分子動力學(xué)模擬方法,設(shè)計CuZr體系納米晶/非晶復(fù)合材料（Nanocrystal-Metallic Glass Composites,NCMGCs）,通過調(diào)整B2 CuZr納米晶的晶向、分布和尺寸,研究非晶復(fù)合材料的力學(xué)性能和變形機(jī)理。從提升非晶復(fù)合材料塑性的角度出發(fā),設(shè)計了含有不同晶體缺陷的NCMGCs,探討了缺陷對非晶復(fù)合材料變形行為的影響。通過以上研究揭示復(fù)合材料中非晶基體和B2 CuZr納米晶的變形機(jī)制,對于優(yōu)化非晶復(fù)合材料的性能,拓展其應(yīng)用范圍具有重要意義。論文具體的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)概括如下:（1）研究了 B2 CuZr納米晶的存在是如何影響非晶中剪切轉(zhuǎn)變區(qū)（Shear Transition Zones,STZs）和剪切帶的形成、擴(kuò)展。模擬結(jié)果表明非晶基體以及納米晶和非晶界面（Amorphous-Crystalline Interfaces,ACIs）作為“軟”相成為STZs的成核點,誘發(fā)不成熟的剪切帶,隨著應(yīng)力增... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?（ａ）?ＣｕＺｔ？非晶合金和（ｂ）?ＣｕＺｒ晶體原子的結(jié)構(gòu)對比圖—??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｕｈｌｍａｎｎ［２２］等人以非晶形成的動力學(xué)理論為前提，提出了非晶合金的形成判??據(jù)。非晶合金的制備方法也是在探索中被不斷完善，首先得到認(rèn)可的是快速??凝固技術(shù)，Ｄｕｗｅｚ用快速凝固方法得到了大約２０叫１厚的Ａｌｌ－Ｓｉ非晶合金［２３１，??并將這一具有歷史意義的結(jié)果發(fā)表在Ｎａｔｕｒｅ上。幾乎同時，前蘇聯(lián)的??Ｍｉｒｏｓｈｎｉｃｈｅｎｋｏ和Ｓａｌｌｉ提出了噴濺冷卻技術(shù)來制備非晶合金，促使合金快速??凝固技術(shù)的產(chǎn)生，這是非晶合金制備工藝上的重大突破。１９７３年，雙輥急??冷乳制法％和單滾筒離心急冷法—的提出，使得非晶合金可以低成本的大量??生產(chǎn)。目前具有優(yōu)異軟磁性的鐵基非晶合金作為變壓器鐵心的原材料在電力??轉(zhuǎn)換領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用??應(yīng)用廣泛的快速凝固技術(shù)所獲得的非晶合金通常是薄條帶或者細(xì)絲狀，??在實際工程應(yīng)用中受限。非晶合金尺寸問題的解決方法是通過不斷優(yōu)化制備??工藝制造塊體非晶合金［２８－３４］。Ａ．?Ｉｎｏｕｅ［３５．］和Ｗ．?Ｌ．?Ｊｏｈｎｓｏｎ［３６］以多組元合金（三??元系或者四元系）混合的方法，結(jié)合金屬模澆筑法制備出了毫米級的非晶棒??材塊體非晶合金的制備對非晶合金體系的發(fā)展有重要推動作用，通過??成分設(shè)計方法開發(fā)出了?Ｃｕ基，Ｚｒ基，Ｆｅ基，Ｔｉ基，Ｎｉ基，Ｃｏ基，Ａｕ基??等體系另外ＣｕＺｒ二元體系Ｗ１、非晶合金微納米纖維體系也包含在??內(nèi)。??圖１－２非晶合金壓印的中科院物理所所徽??非晶合金在過冷液相中具有典型的玻璃特性，易于加工。２００５年中科??２??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???小球模擬非晶合金的密排規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其中存在面心立方或密排六方結(jié)構(gòu)的穩(wěn)??定團(tuán)簇『７１］。ＮｉＢ非晶合金中的中程序示意圖以及計算機(jī)模擬構(gòu)建的典型的非??晶合金三維原子結(jié)構(gòu)示意圖（如圖１－３所示）［７２］。中程序［７３】在非晶合金和液體??中廣泛存在，雖然無法清晰解釋是如何堆砌和排列形成非晶長程無序結(jié)構(gòu)??的，但是也推動了人們對非晶結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。下面重點介紹非晶中的幾個主要??結(jié)構(gòu)模型。??由于衍射實驗無法得到非晶合金相應(yīng)的結(jié)構(gòu)信息，目前計算機(jī)技術(shù)與材??料研究的結(jié)合催生了模型化和計算機(jī)模擬方法，可以對非晶結(jié)構(gòu)從微觀尺度??上進(jìn)行分析。分子動力學(xué)和第一性原理是目前發(fā)展較為成熟計算機(jī)模擬方??法，利用構(gòu)造的非晶結(jié)構(gòu)考察原子排布，計算徑向分布函數(shù)。雖然目前沒有??一個模型可以適用于所有非晶態(tài)材料，但是計算機(jī)模擬方法給出的理想化模??型可以幫助人們更好地認(rèn)識非晶結(jié)構(gòu)，了解非晶合金。??（ａ）?Ａｆｔ?—??ｍｍ??圖１－３?（ａ）?ＮｉＢ非晶合金中的中程序示意圖Ｉ＇采用計算機(jī)模擬方法構(gòu)建的（ｂ）?ＣｕＺｒ?（ｃ）??ＣｉｉＺｒＡ丨非晶合金的三維原子結(jié)構(gòu)示意圖Ｉ％??（１）無規(guī)密堆模型??硬球無規(guī)密堆模型將硬球看做原子％７５１，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)（如圖１－４?（ｂ）所示）??可以認(rèn)為是致密堆積、無序排列的硬球堆積集合。模型的密度達(dá)到最大值，??通過計算機(jī)模擬得到徑向分布函數(shù)對比真實非晶合金，結(jié)果基本吻合。無規(guī)??密堆模型可以看做主要由具有五次對稱性的四面體組成［７５］。另外，無規(guī)密堆??模型適用于三維空間，四面體作為結(jié)構(gòu)單元，密堆密度上限０．６３６６。無序密??堆結(jié)構(gòu)通常用Ｖｏｒｏｎｏｉ多面體進(jìn)行分

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華.  物理學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[2]塊體金屬玻璃[J]. 張博,Jan Schroers.  物理. 2013(02)
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博士論文
[1]非晶/晶體納米復(fù)合結(jié)構(gòu)力學(xué)耦合強(qiáng)韌化機(jī)制的研究[D]. 欒英偉.上海交通大學(xué) 2017



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