第一章绪论
十年代，大量新非晶合金体系的出现使非晶形成的临界冷却速率大为降低。这使得人们可以采用铸造的方法制备块状非晶合金。目前比较常用的非晶合金的制备方法有：
图１－３四种块状非晶复合材料典型的微观结构。（ａ）纳米晶增强块状非晶复合材料；（ｂ）颗粒增强块状非晶复合材料；（ｃ）Ｗ丝增强块状非晶复合材料；（ｄ）技晶增强纳米晶基体
复合材料
Ｆｉｇ．１－３．Ｔｙｐｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｆｏｕｒｋｉｎｄｓｏｆｂｕｌｋｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｙ饵ＭＧ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．（ａ）ＢＭＧｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｓｏｌｎｅｎａｎｏ－ｓｃａｌｅｃｒｙｓｔａｌｓ；Ｃｏ）ＢＭＧｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｍｓ０１１１ｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ；（ｃ）ＢＭＧｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｓｏｍｅＷｆｉｂｅｒｓ；（ｄ）ＢＭＧｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈ
＇ｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｍａｎ＇ｉｘａｎｄｄｅｎｄｒｉｔｅｓ．
（１）水淬法：这一方法是将母合金放在石英玻璃管中感应加热熔化，然后注入水中快速冷却。这一方法工艺过程简单，可制备板状和柱状等形状的样品Ｄ０２¨。某些纤维增强复合材料就是采用此法制备的【３２】。
（２）高压模铸法：此法利用高速运动的压头将熔化的母合金压入铜模内。这种方法能产生较高的冷却速率。而且可以预先通过加工一定形状的铜模而得到所需外形的样品【３３１。
（３）铜模铸造：这一方法是将预先制成的母合金在氯气保护下感应加热并熔化，然后通过压差将熔体快速浇入铜制形腔内。这一方法可以获得较高的冷却速率，而且高于高压模铸法ｍｊ５１。
（４）电弧熔炼法：这种方法是利用电弧熔化将多元合金的合金锭在氩气保护下熔化，
伸载荷下很难表现出塑性，而在压缩载荷下Ｚｈａｎｇ等人认为是由于压缩正应力对剪切带的抑制作用【鹕】，从而使金属玻璃可以形成一些密集的剪切带同时会表现出一定的塑性。在拉伸载荷下，一旦一条主剪切带形成，其在正应力的作用下就很快地扩展导致金属玻璃的脆性断裂。所以可以认为金属玻璃在拉伸和压缩载荷下表现出不同的塑性应变是与加载的方式有关而与材料本身没有什么关系的。
表１．１不同的块状纯金属玻璃压缩塑性的比较
Ｔａｂｌｅ１－１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｅｓ
垃墨！墅婴！￡２婴蜓堑！磐￡２型塑！！监望！垒匝！亟
ＣａｌｉｎｅｔⅡｆ．【柏】ＣｔｕＴＴｌｌ≈ＺｒｌｌＮｉＲＳｉｌ２．２％
Ｈｅｉｌｍａｉｅｒｌ４１】Ｚｒ５５Ｃｕ３０Ａｌｌ０Ｎｉ５１％
ＩｎｏｕｅＰｆ以【３９】Ｃ０４３Ｆｅ２０Ｔａ５．５８３ｌ＿５Ｏ．２％
Ｉｎｏｕｅｅｔａ１．［４２１Ｃｕ５５Ｈｆ４５１．５％
Ｉｎｏｕｅｅｔ口ｆｍ’
【（ＦｅｏｓＣ００．２）０．７５８０．２】９６Ｎｂ４Ｏ．２％
Ｉｎｏｕｅｅｔａｌ［２０ｌＣｌｌ６０Ｚｒ３西１０１．６％
Ｉｎｏｕｅｅｔａｌ．［４４１（ＡＪｏ．蚪Ｙｏ．洲ｉｏ．０５Ｃ０００２）９５Ｓｃ５０．２％
Ｉｎｏｕｅｅｔａ１．【４”Ｆｅ７７ＧａｓＰ７５ＣｇＢ４Ｓｉ２
５
Ｏ．４％Ｗｒｉｇｈｔｅｔａｌ．［４６】乃砷ｎ１４ＮｉｌｏＣｕｌ２Ｂｅ２４１％
Ｘｉｎｇｅｔａ１．［４７］Ｚｒ５７Ｃｕ２０ＡＪｌ０Ｎｉ８Ｔｉ５１％
Ｚｈａｎｇｅｔａ１．［４ＳｌＺｒ５９Ｃｕ２０灿ｌｏｎＢＴｉ３０．５．０．８％
Ｚｈａｎｇ“以【４９】Ｚｒ５２５Ｃｕｌ７．９舢１０Ｎｉｌ４．６Ｔｉ５Ｏ．６％
Ｚｈａｎｇｅｔａ１．［５０ｌＮｉ挑０１ｊ１２５Ｈｆ７５２．５％
图１?５块状纯金属玻璃Ｚｘ５９Ｃｕ２０Ａ｜ｌｏＮｉ８Ｔｉ３在（ａ）压缩和（ｂ）拉伸载荷下剪切带的形成Ｆｉｇ．１—５．ＦｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｈｅａｒｂａｎｄｓｉｎａＺｒ５９Ｃｕ２０Ａｌｌ０ＮｉｓＴｉ３ｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｔｍｄｅｒ（ａ）
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅａｎｄ（ｂ）ｔｅｎｓｉｌｅｌｏａｄｉｎｇ
力轴的夹角０ｃ大约为４３０；而在拉伸实验中金属玻璃总是脆断而且没有发生屈服，拉伸断裂面和应力轴的夹角０Ｔ为５４０它明显的大于４５０。因此，０ｃ和０Ｔ都偏离了最大剪切面与应力轴的夹角（４５０）。由此可以看到金属玻璃在压缩和拉伸载荷下的断裂行为都不遵守Ｔｒｅｓｅａ准则。所以就需要找到其他合适的准则来解释这种现象，在许多脆性材料中，广泛应用的断裂准则是莫尔．库仑（Ｍｏｈｒ．ｃｏｌｌｌｏｍｂ）准则。而Ｄｏｎｏｖａｎｉｓ０］也曾经把莫尔．库仑准则利用于Ｐｄ基非晶的压缩断裂的解
图１—７（ａ）块状纯非晶Ｚｒ５２５１＇，Ｉｉｌ４６Ａｌｌｏｃ“１７ｉｎ５拉伸载荷下典型的剪切断裂特征；（”
包含脆性Ｚｒ２Ｃ纳米晶的非晶合金Ｚｒ５９Ｃｕ２０ＡｌｌｏＮｉ８Ｔｉ２拉伸载荷下正断特征；
（ｃ）压缩载荷下块状纯非晶Ｚｒ５２５Ｎｉｌ４６Ａ１１０ｃ“１７用５典型的剪切断裂特征；（ｄ）
压缩载荷下块状纯非晶ＣＩｌ６０Ｚｒ３０Ｔｉ３０典型的剪切断裂特征Ｆ培．１－７（ａ）ＴｙｐｉｃａｌｓｈｅａｒｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｄｅｓｏｆＺｒｓ２５Ｎｉｊ４６Ａ１１０Ｃｕｌ７９Ｔｉ５ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ西ａｓｓｕｎｄｅｒｔｅｎｓｉｌｅｌｏａｄｉｎｇ；Ｃｏ）ｎｏｒｍａｌｔｅｎｓｉｌｅ曲ｅｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｘｌＺｒ５９Ｃｕ２０Ａ１ｌｏＮｉｓＴｉ２ｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｂｒｉｔｔｌｅＺｒ２Ｃｎａｎｏ－ｅｒｙｓｔａｌｓ；Ｔｙｐｉｃａｌｓｈｅａｒｆｉ－ａｅｔｕｒｅ
ｍｏｄｅｓｏｆ（ｃ）ｚ如２．５Ｎｉｌ４６ＡｌｌｏＣｎｌ７９Ｔｉ５ａｎｄ（ｄ）Ｃｕ６０Ｚｒ３０Ｔｉ３０ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｇｌａｓｓｅｓ
ｕｎｄｅｒｅｏｍｏｔ＇ｅｓｓｉｖｅｌｏａｄｉｎｚ
释中。莫尔一库仑准则主要的思想就是在剪切断裂的过程中引入正应力盯。ｃ的影响［７７１。当一个联合的应力（ｒ。一ｐ。盯｝）高于剪切断裂临界值ｆ。时，块状非晶将沿最适合发生剪切的面断裂，即
ｆ＾一Ⅳｃ盯ＨＣ≥ｆｏ０－２）
图１－９块状非晶Ｚｒｓ９Ｃｕ２０Ａｌｌ０Ｎｉｓ３ｒ｛３试样在不同载荷下典型的断裂特征比较；
（ａ）压缩载荷（ｂ）拉伸载荷Ｈ８】
Ｆｉ昏１－９Ｔｙｐｉｃ脚ｓｈｅａｒ丘∞ｔｕ∞ｓｕｒｆａｃｅｆｅａｔｕｒｅｏｆＺｒ５９Ｃｕ２０ＡｌｔｏＮｉｓＴｉ３ｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｕｎｄｅｒ
（ａ）ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄ（ｂ）ｔｅｎｓｉｏｎｌｏａｄｉｎｇ．
留嚼《曩｝彻
图１－１０压缩载荷下非晶变形的断裂过程
示意图（鑫）剪切断裂；
Ｃｏ）脉络状结构
【４羽Ｆ培．１—１０Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ
ｆｒａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆａｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｕｎｄｅｒ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．（ａ）Ｓｈｅａｒ１．６本论文的内容和意义
西∞图１．１１拉伸载荷下非晶变形的断裂过程示意图（ａ）韧窝的形成；（ｂ）韧窝的扩展；（ｃ）韧窝和脉络状结构．嗍Ｆｉｇ．１－１１Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ疗ｗｔｕ＂ｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆａｍｅｔａｌｌｉｃｇｌ嘲ｕｎｄｅｒ
ｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ｆａ）Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｏｆｃｏｒｅｓ；Ｃｏ）ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ
ｏｆｃｏｒｅｓ；（ｃ）ｃｏｒｅｓａｎｄｖｅｉｎ－ｌｉｋｅｓＵ＇ｕｃｔｕｒｅ
由于金属玻璃本身具有的独特结构和性能，近来对它的研究成为了新材料中的一个热点，而且随着其制备技术的逐渐成熟，所制备出试样尺寸的不断增大，而使得对它的研究方向越来越广阔。而尺寸的增大则使其应用于工程结构部件成为可能，随之而来的就是对其力学性能的研究大量增加。然而到目前为止，关于
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