内生塑性相金属玻璃复合材料

LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials铸态内生塑性晶体相/大块金属玻璃基体复合材料报告人：雷锋1LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials1单相大块金属玻璃典型的力学行为100200300杨氏模量E/GPa2LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials3LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterialsBMG的室温应力-应变曲线𝑍𝑟41.2𝑇𝑖13.8𝐶𝑢12.5𝑁𝑖10𝐵𝑒22.54LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials5非晶脆性的原因？？？LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials62内生塑性晶体相/大块金属玻璃基体复合材料引入第二相阻碍单个剪切带的扩展促进多剪切带的形成改善材料的室温宏观塑性LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials72.1𝒁𝒓𝟓𝟔.𝟐𝑻𝒊𝟏𝟑.𝟖𝑪𝒖𝟔.𝟏𝟗𝑵𝒊𝟓.𝟔𝑩𝒆𝟏𝟐.𝟓𝑵𝒃𝟓.𝟎BMG复合材料的制备、组织与性能真空压铸制备水冷铜模急冷成形制备LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials8H的压缩应力-应变曲线LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials9C的压缩应力-应变曲线LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials10H和C室温变形能力的提高的原因：β相所致•β相的屈服强度仅为550MPa,却具有好的室温延展性•β相树枝晶本身可以通过位错、孪晶等机制发生形变•β相通过与玻璃基体中剪切带的相互作用,有效地阻止了单一剪切带的过度局域剪切行为。这促进了剪切带的形成,使复合材料的室温塑性得以改善。LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials11什么导致了β相的析出？？？？？？？LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials122.2Nb在大块金属玻璃形成合金中的应用Nb是促进了β相析出的元素,其不但具有2467°的高熔点,而且能够与β-(Zr,Ti)相形成无限固溶体。因此在熔体冷却过程中,一方面是β相的析出并以树枝状生长,另一方面,剩余的液体向V1合金的成分位置移动。当剩余熔体急冷至其玻璃转变温度时被被冻结为BMG。由于Nb对β相的稳定作用,最终形成了β相/BMG基体两相微观组织。Nb的作用：LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials13ZanBian等人将Nb加入到Cu基合金中,制备出了含有平均尺寸为5~10μm的树枝状Nb基固溶体的BMG基体复合材料0.60.250.15CuZrTi0.60.250.15793CuZrTiNbLaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials14Nb基固溶体树枝晶在复合材料的断裂行为中起重要作用：主剪切带扩展时,其前端必然要与Lm尺度的树枝晶相遇。剪切带总是不可能通过这些Lm级尺度的塑性相的。因此在连续载荷下,剪切带不得不改变其扩展方向。这就导致了次级剪切带的形成。依照这种机制,第三级、第四级、第五级剪切带形成。这样,就形成了上图中的大量剪切带分支。LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials15结果表明,β相的形成和体积分数强烈地取决于冷速即试样直径尺寸，随试样直径增加,β相尺寸和体积分数增加。Eckert等人研究了冷却速率和合金成分对Zr-Al-Ni-Cu合金的相形成、微观组织演化和力学性能的影响。LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials162.3铸态内生β-Ta/大块金属玻璃基体复合材料β-Ta液相线温度非常高(3000K),接下来的感应熔炼不能将存在于母合金铸锭中的β-Ta熔化。因此一般来说,这些β-Ta不具有发达的树枝形态,而呈现出拉长的椭球形或短小的板条状。LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials17LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials182.4Cu对金属玻璃复合材料的影响Tang等人制备了36.133.25.824.91005,7,9,11,13,15,17xxTiZrNiBeCux最大直径与Vit1相比LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials19LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterialsIcosahedralshort-rangeorder(ISRO)hasbeensuggestedtobeamainbuildingblockoftheundercooledliquidandmetallicglasses.20ISRO↑熔体平衡粘度↑不容易形核抑制结晶GFA↑Cu含量↑LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials21结束语•改善BMG的塑形和韧性将直接推动BMG在实际工程领域的应用。这一方向的研究，已经成为当今世界各国BMG合金研究与开发的热点。•了解金属玻璃中各个元素的作用将为开发工程应用上的金属玻璃复合材料提供方向和依据。LaboratoryofAppliedPhysicsandMechanicsofAdvancedMaterials22谢谢