xxxxx大学
非晶合金强度理论
姓名:xxx学号:xx
学院:
材料科学与技术学院
专业:
xx
题目:
非晶合金强度理论
2016年5月xx
f非晶合金的强度理论
摘要:非晶合金的力学性能是目前非晶材料领域最受关注的性能,因为非晶合金尤其是块体非晶合金具有独特的力学性能如超高强度和断裂韧性、高硬度、低弹性模量、独特的形变和断裂行为等。块体非晶合金是迄今为止发现的最强、最硬、最软和最韧的金属结构材料。本文主要介绍非晶合金的强度、塑性(脆性)等非晶合金最显著、最有特点的力学性能及相关的研究进展。
1非晶合金的强度和硬度提高材料的强度是材料领域永恒的课题,因为人们对高强度材料的追求是无止境的。另一方面,强度的物理机制一直是重要而基础的物理问题。对强度物理本质的理解也是认知凝聚态物质本质的关键性钥匙。JFre
kel1首先从理论上给出强度的物理机制,并估算出理想晶体的强度。他假设晶体的原子被囚禁在周期势井φγφ0si
2πγ4γ0中,固体断裂对应于使这些原子克服势垒(即所有键断开)所需要的最小的力τcτcφ0γγγc。这样得到晶体固体的理想强度(或极限强度),τc2Gγcπ≈G10。他的工作不仅首次给出晶体固体强度的物理本质的图像,最终还导致位错等缺陷概念的提出和发现,意义重大。对非晶固体强度和高弹性极限的物理本质的认识,我们并不清楚非晶甚至最简单的以原子为组成单元的非晶合金的高强度的本质。2大块非晶合金为研究非晶物质强度和形变提供了理想体系。实验发现非晶合金的强度和模量具有线性关联12:τcG≈0036110(τc是切变强度),可以看出其强度仍然远小于理想强度。实验还发现非晶合金的强度取决于其弹性模量以及冻结在非晶合金中的构型co
figuratio
。最近提出的流变单元的概念可以解释非晶合金强度的结构原因:非晶强度主要取决于其键合强度(用模量表征)和类液体的流变单元(类似缺陷)的软化作用,可近似表示成:
1
fτc2γcGideal1α
1
这里Gideal是理想非晶的切变模量,α是与流变单元的含量有关的参量。
高强度是非晶合金最显著和独特的力学特征之一。非晶合金由于没有晶体中
的位错、晶界等缺陷,因而具有很高的强度和硬度。其强度接近于理论值,几
乎每个合金系都达到了同合金系晶态材料强度的数倍。如钴基块体非晶合金的断
裂强度可达到60GPa3,创造了现今金属材料强度的最高纪录;其它非晶合金
如Fe基非晶合金断裂强度可达36GPa,是一般结构钢的数倍;锆基非晶合r