發(fā)布時間：2017-05-02 21:02

  本文關(guān)鍵詞：鈦基內(nèi)生非晶復(fù)合材料的室溫變形行為及機(jī)理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：非晶合金在加載過程中因?yàn)榫钟蚧羟袔У男纬?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(qiáng)度高和制備工藝簡單等特點(diǎn)。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)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(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),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?yàn)樵谒苄宰冃芜^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(dá)到最大。為驗(yàn)證理論的正確性,設(shè)計(jì)了拉伸預(yù)變形實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)?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(qiáng)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(jìn)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(jì)兩相非晶復(fù)合材料提供了一個新的思路。利用該方法,我們能夠設(shè)計(jì)出室溫塑性優(yōu)異,加工硬化能力強(qiáng)的內(nèi)生非晶復(fù)合材料。
【關(guān)鍵詞】：非晶合金 非晶復(fù)合材料 力學(xué)行為 變形機(jī)理 剪切帶
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG33
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 非晶合金的定義9-10
• 1.2 非晶合金的發(fā)展概況10-12
• 1.3 非晶復(fù)合材料的發(fā)展概況12-20
• 1.3.1 內(nèi)生非晶復(fù)合材料12-17
• 1.3.2 外添加非晶復(fù)合材料17-20
• 1.4 非晶合金和非晶復(fù)合材料的制備20-22
• 1.5 課題研究意義及內(nèi)容22-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-29
• 2.1 樣品制備與處理25-26
• 2.2 力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試26-27
• 2.2.1 拉伸實(shí)驗(yàn)26
• 2.2.2 壓縮實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.2.3 軋制實(shí)驗(yàn)27
• 2.2.4 納米壓痕實(shí)驗(yàn)27
• 2.3 材料表征27-29
• 2.3.1 X-射線衍射28
• 2.3.2 掃描電鏡及能譜分析28
• 2.3.3 透射電鏡28-29
• 第三章 內(nèi)生樹枝晶增韌的非晶復(fù)合材料的優(yōu)化拉伸變形模型29-41
• 引言29
• 3.1 微觀組織結(jié)構(gòu)29-30
• 3.2 納米壓痕和有限元模擬分析30-33
• 3.3 力學(xué)性能及變形后形貌觀察33-35
• 3.4 拉伸變形模型的建立35-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 內(nèi)生樹枝晶增韌的非晶基復(fù)合材料在冷軋過程中硬度和彈性模量的演變41-47
• 4.1 引言41
• 4.2 微觀組織結(jié)構(gòu)41-42
• 4.3 載荷與壓痕深度擬合42-44
• 4.4 冷軋過程中模量的演變44-45
• 4.5 冷軋過程中硬度的演變45-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第五章 預(yù)變形對樹枝晶/非晶復(fù)合材料塑性的影響47-57
• 5.1 引言47-48
• 5.2 微觀組織結(jié)構(gòu)48-49
• 5.3 力學(xué)行為49-50
• 5.3.1 拉伸行為49
• 5.3.2 壓縮行為49-50
• 5.4 塑性增韌機(jī)理50-55
• 5.5 本章小結(jié)55-57
• 第六章 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-71
• 致謝71-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

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本文編號：341654