内生块体非晶复合材料的加工硬化行为研究进展

块体非晶合金由于其短程有序、长程无序的结构特点,具有了一系列优异的机械特性和物理特性,被认为是一种潜在的结构材料并得到广泛研究。但其室温受载后易发生局域剪切所致的脆断,特别是在单轴拉伸时几乎没有任何塑性。为克服这个缺点,研究者们提出通过引入晶体相来抑制剪切带的失稳扩展,从而在非晶复合材料中获得了室温拉伸塑性。然而,大部分的Ti基、Zr基非晶复合材料晶体相中的位错强化作用不足以弥补非晶剪切软化作用,导致非晶复合材料在变形过程中发生软化颈缩现象,这很大程度上限制了非晶复合材料的实际工程应用。研究者们将传统钢铁材料中的强化机制,如相变(Transformation-induced plasticity, TRIP)或孪晶(Twining-induced pplasticity, TWIP)诱导塑性等,引入内生非晶复合材料中来改善其软化问题。由于这些强化机制的引入,非晶基体中多重剪切带萌生扩展导致的剪切软化作用被弥补,因此在CuZr基、Ti基等体系的非晶复合材料获得了明显的加工硬化能力和拉伸塑性。本文围绕内生非晶复合材料中的加工硬化行为这一关键科学问题,对非晶复合材料中几种常见的产生加工硬化的方法进行分类介绍,重点阐述了近10年来非晶复合材料领域加工硬化机制的研究进展,并且指出了目前非晶复合材料强韧化研究领域存在的问题和挑战,以期为强韧化内生非晶复合材料的设计与制备以及微观变形机制的研究提供参考。

非晶复合材料制备工艺及应用研究

非晶复合材料不仅具有非晶合金高强度、高硬度、优异的磁学和耐摩擦磨损特性,而且有效改善了非晶合金室温塑性较低的缺点,成为先进复合材料研究的热点。综述了非晶晶化法、液相分离法、急冷铸造法、原位反应法等内生法制备非晶复合材料和液相浸渗法、粉末冶金法、压铸法等外加法制备非晶复合材料的制备工艺及其应用。分析了不同制备方法的优缺点,并对其进一步发展进行了展望。

冷却速率对Ti_(40.9)Zr_(30.4)Nb_(4.2)Cu_(7)Ni_(1.7)Be_(15.8)内生型非晶合金复合材料组织及性能的影响

探究了冷却速率对Ti_(40.9)Zr_(30.4)Nb_(4.2)Cu_(7)Ni_(1.7)Be_(15.8)内生型非晶合金复合材料组织结构及力学性能的影响。采用铜模铸造法制备内生型非晶复合材料,通过控制复合材料的尺寸来控制冷却速率,尺寸越大冷却速率越慢。利用XRD、SEM、DSC、万能力学试验机等对非晶合金复合材料的组织结构及力学性能等进行表征。结果表明,随冷却速率的降低,枝晶相发生熟化且尺寸增大;压缩试验证明,冷却速率显著影响复合材料的压缩性能,随冷却速率的降低,加工硬化能力变强,抗压强度显著提高,最高达到1921 MPa,但屈服强度略有降低;拉伸试验证明,冷却速率对非晶复合材料的屈服强度和抗拉强度等影响不大,最高抗拉强度达到1469 MPa。