关键词：非晶合金;表面机械磨损;韧性;局域类晶体序结构
摘 要：作为一种新型结构材料,非晶态合金的韧性需要进一步提高.提高非晶态合金韧性的方法有引入枝晶相、调整其成分改变其泊松比影响其剪切带衍生、裂纹扩展等.本文通过表面机械加工的方法来调控非晶态合金的微观结构及韧性.我们采用真空电弧熔炼、亚稳态薄板离心浇铸系统制备了Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5(原子百分比)(Vit105)非晶合金板,并用表面机械研磨处理方法 (surface mechanical attrition treatment, SMAT),在Vit105板上形成纳米尺度局域类晶体序结构.基于差示扫描量热分析、纳米压痕实验,我们发现SMAT处理后的Vit105合金板表面附近弛豫焓更低,微观结构更加均匀、稳定.通过显微维氏硬度计测试,发现SMAT处理后样品的表面附近硬度增大,硬度值分布也更均匀.通过三点弯断裂实验,可得到SMAT处理后合金板缺口韧度值从70.7±4.7 MPa·m~(1/2)提高到112.8±3.7 MPa·m~(1/2). SMAT处理后合金板断裂后,缺口前端剪切带密度比未处理的更大. Vit105合金板韧性的提高源于SMAT处理对剪切带萌生的促进作用.该研究表明,表面机械加工可以在非晶态合金中形成局域类晶体有序结构,影响其结构均匀性,增大其硬度,促进剪切带萌生,提高其韧性.表面机械加工作为一种新型的改变材料性能的手段,具有广阔的应用前景.
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