本文關鍵詞：金屬玻璃的流變單元與時間

  更多相關文章： 金屬玻璃 流變單元 時間相關性 流動變形 高壓

【摘要】：本論文系統(tǒng)研究了金屬玻璃中的流變單元在塑性變形,流動變形以及高壓等條件下隨時間演化的機制。作為金屬玻璃中的結構缺陷,流變單元對金屬玻璃的宏觀性質,如密度、強度、模量和塑性等都有著決定性影響。金屬玻璃中的流變單元隨時間的演化使得金屬玻璃材料的宏觀性質也隨之變化,表現(xiàn)出了時間相關性。通過將這種宏觀性質的時間相關性與流變單元這種微觀結構的演化機制相聯(lián)系,我們能夠更好的理解金屬玻璃材料的結構和性能。我們在理論上建立了金屬玻璃中的流變單元在外力作用下的體積隨時間增長的模型。通過這一模型我們可以定量的描述金屬玻璃在不同時間尺度(應變速率)下的力學行為。同時,我們通過實驗的方法選取不同成分的金屬玻璃,測試其在不同應變速率下的力學性質。實驗結果與理論模型的吻合,證明這一理論模型的普遍適用性。研究了金屬玻璃在非牛頓流動過程中表現(xiàn)出的從類固體行為向類液體行為轉變的現(xiàn)象。同時,我們基于自由體積缺陷理論建立了金屬玻璃中流變單元在流動變形過程中的演化機制。通過計算流變單元體積分數(shù)變化,我們能夠用理論模型很好的模擬出金屬玻璃材料在流動變形過程中的應力應變曲線,表明通過流變單元理論可以很好地描述金屬玻璃的流動變形過程。在流動變形過程中,金屬玻璃材料中的流變單元不僅會被激活并發(fā)生流動變形,還能在變形后留下結構不均勻性的變化。我們通過DSC掃描和應力弛豫的方法研究了流動變形過程中和變形后材料的能量變化及激活能分布,發(fā)現(xiàn)這種不均勻性變化源自從彈性變形向流動變形轉變的過程,并建立了這種不均勻性變化的結構圖像。此外,我們還利用這種流動變形導致的不均勻性變化實現(xiàn)了對金屬玻璃能量狀態(tài)的調控。我們使用六面頂壓機對金屬玻璃進行了室溫下的高壓退火處理,發(fā)現(xiàn)高壓退火能夠使金屬玻璃發(fā)生與常壓退火相似的密實化,但卻會產(chǎn)生與返老還童類似的能量狀態(tài)升高。通過對高壓退火的時間效應與常壓退火時間效應對比,我們發(fā)現(xiàn)這兩種退火效應下發(fā)生密實化的區(qū)域不同,從而導致金屬玻璃在常壓退火時主要發(fā)生自由體積的湮滅,而在高壓退火時主要發(fā)生反自由體積的產(chǎn)生。這種反自由體積的產(chǎn)生表明金屬玻璃中可以存在與通常的流變單元相反的高密度流變單元。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.8

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