金属玻璃及其研究新进展
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76魁科■技2019年•第4期金属玻璃断裂韧性的研究进展◊长江大学机械工程学院江李瑞■金属玻璃由于有特殊的结构,它和传统的晶体材料相比较而言,具有不一样的变形和断裂的方式,它的发明和研究历史悠久,是研究材料科学和凝聚态物理问题方面中重要的模型,具有比较广泛的应用前景。
本文通过制备出Zr^Tig Ni10Cu12.5Be a5,Ce68Al10Cu?0Co2和Fe^Co^r^MOj^C^B^三种金属玻璃,利用大量的压缩实验及其测试,从而描绘出应力应变曲线,说明不同种类的金属玻璃的断裂韧性特征,同时也对材料力学的有关知识进行归纳总结。
金属玻璃是有比较高的强度和硬度,耐腐蚀性能和耐磨性能特别优异,在结构材料的领域中具有非常广泛的应用前景,但是金属玻璃的结构非常接近液态,它是一种短程有序、长程无序的均匀结构%1金属玻璃的断裂行为1.1韧性金属玻璃的断裂行为错基、钛基、铜基、钳基、金基等是韧性金属玻璃的范轴,它们的断裂韧性值K*一般>30MPa.ni1™,有的还>150MPa.m U2B1o在压缩应力状态下,韧性金属玻璃的剪切带出现张开断裂的情况非常少,但是一定的宏观塑性变形有可能发1.2脆性金属玻璃的断裂行为脆性金属玻璃在一般条件下会在钻基、铁基、镁基、稀土基等体系中存在,一般%c<10MPa.m吨。
通过图2可以看出,脆性金属玻璃的断口上不容易看到脉络的花样,有跟氧化物玻璃类型等传统脆性原理断裂相似的断口形貌旳,也就是以下3个区,包括镜面区、模糊区和粗糙区。
2金属玻璃的强度理论2.1Mohr—Coulomb准则Mohr-Coulomb准则给出的屈服条件可用以下表达式:T+fJL<T=T (1)通过图3a可以看出,在正-切应力空间,Mohr-Coulomb准则给出的临界失效线是直线;通过图3b可以看出,内摩擦系数在拉伸和压缩时可能不同,即ji TM jl C;通过图3c可以看出,T。
本科课程论文题目Al基金属玻璃的研究发展院(系)专业课程学生姓名学号指导教师二○一二年十月摘要:铝基非晶态合金及其非晶相复合材料均具有优异的特性,是一种具有广阔应用前景的新型结构材料。
Al基非晶态合金的发展历程、玻璃形成能力、Al基金属玻璃的制备方法、研究现状、发展动向在本文中将分别介绍。
关键词:Al基金属玻璃形成能力制备展望0 引言自美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构[1]。
Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度(5.2×105Nmkg-1)及良好的塑性,被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。
然而,与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比,Al基合金的玻璃形成能力较低,很难通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。
Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。
探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。
1 发展历程历史上有关非晶合金研究的最早报道 ,是在1934年 Kramer利用蒸发沉积法发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属薄膜[2]。
1960 年 ,Duwez 等人采用液态金属快速冷却的方法 ,从工艺上突破了制备非晶态金属和合金的关键,引起了金属材料发展史上的一场革命[3]。
1965 年,Predecki,Giessen等人首次通过熔体急冷的方法得到铝基非晶合金(Al—Si)。
1981年 Inoue 等人开发出含铝量较高的TM(过渡金属)-Al-B 系列非晶合金[4].1984 年Shechman 等人在快凝Al—Mn 合金中发现具有五重对称的二十面体准晶相( Icosahedral quasicrystals phase) 。
此后 ,相继在多种铝与其它过渡金属(Fe ,Cr ,Ni)的快凝合金中发现准晶相[5]。
1988 年 Y. He[6]和 A.Inoue 等人分别独立地制备了含铝量高达90%(原子分数)的轻质高强 Al- TM- Re (TM = 过渡金属 ,RE=稀土元素)非晶合金。
Ni基大块金属玻璃开发与性能研究的开题报告
1.研究背景
金属玻璃是指在深冷快速凝固过程中形成的非晶态金属材料,它具备优异的力学性能、腐蚀性能、磁性能等一系列优点,具有广泛的应用前景。
过去二十年中,工业上已经
成功生产了多种金属玻璃,如Zr、Ti、Be等。
而近年来,Ni基大块金属玻璃的开发也受到了越来越多的关注。
相比传统的Ni合金,在Ni基大块金属玻璃中,原子有更高的密度和更有序的排列结构,这使得它在力学性能、形状记忆效应等方面具备更高的优势。
因此,开发和研究Ni基大块金属玻璃具有重要的意义和价值。
2.研究目的
本研究旨在开发一种新型Ni基大块金属玻璃,并对其进行性能研究,以探究Ni基大块金属玻璃在材料领域的应用价值。
3.研究内容
(1)Ni基大块金属玻璃的制备:使用真空铸造、球磨等方法制备Ni基大块金属玻璃,并通过XRD等手段检测其非晶态结构。
(2)Ni基大块金属玻璃的力学性能表征:使用万能试验机、压痕等测试Ni基大块金
属玻璃的弹性模量、屈服强度、塑性形变等力学性质。
(3)Ni基大块金属玻璃的热学性能表征:使用热分析仪、差示扫描量热计等测试Ni
基大块金属玻璃的热膨胀系数、热导率、比热等性质。
(4)Ni基大块金属玻璃的腐蚀性能研究:使用电化学测试Ni基大块金属玻璃的腐蚀
性能。
4.研究意义
本研究可以为Ni基大块金属玻璃的制备和性能研究提供一定的理论和实验基础,为其在未来的工业应用提供重要支撑。
同时,通过研究Ni基大块金属玻璃的制备和性能,可以为类似材料的开发和应用奠定基础。