非晶合金非连续性塑性变形动力学过程研究

压应力屈服后的非晶合金往往呈现出非连续性的锯齿流变。在由若干个弹性能聚集和释放过程组成的锯齿流变过程中，往往伴随有剪切带的形成与扩展。由于剪切带呈随机分布且扩展速度极快，同时锯齿振幅分布也呈现出无规律状态，因此定量分析非晶合金锯齿流变极为困难。为此，我们将利用统计方法，对非晶合金的塑性流变动力学过程展开研究。通过改变外界条件和内部结构来干扰非晶合金的塑性流变行为。探索塑性动力学形态在时域（加载速率）和空域（塑性传递介质的空间分布）两个方面随外界条件和内部结构干扰而产生的演化规律。利用衍射方法和高分辨电镜，原位观察非晶合金在弹性变形直至屈服点的原子结构演化以及微观结构改变对塑性动力学的影响。通过数字散斑相关方法观察弹性场空间分布规律，进而基于剪切转变区激活能模型阐述塑性传递介质空间分布及对塑性动力学行为的影响。为认知非晶合金的韧脆本质，从根本上提高其宏观塑性奠定理论基础。

非晶合金(也称金属玻璃)是一种亚稳态结构的材料。由于其与传统晶体金属不同，不具有晶界、位错等典型晶体缺陷，故具有优异的综合性能。但是，变形时的剪切局域化行为导致金属玻璃的室温变形能力极差。如果能解决其塑性较低的问题，它们极有可能取代很多传统材料，在需要高性能结构材料的领域得到大规模应用。然而，目前在如何提高非晶合金塑性方面依然缺少被广泛认可的理论。所以从弹性和塑性变形机制方面研究非晶合金力学性能，对于理解和提高非晶合金各种性能有着重要的意义。本项目采用压缩实验、弹性模量测试、数字散斑测试、高能X射线衍射和透射电子显微镜原位拉伸等技术，在较宽的温度范围内系统的研究了非晶合金的力学性能和结构演化。.压缩实验表明锆基非晶合金随着温度的降低强度提高，塑性提高。对压缩曲线中塑性区的分析发现，与剪切带行为有关的锯齿流变行为在203 K时发生了由混沌向自组织极限的转变。研究发现剪切转变区体积、剪切变形激活能、剪切带的行为都与温度的变化有密切的联系。.通过原位高能X射线衍射实验研究了锆基非晶合金的结构随温度的演化规律。当温度高于玻璃转变温度时，非晶合金开始发生晶化行为，其结构发生改变，高能X射线衍射结果表现出非线性的变化规律。当温度低于200 K左右时，衍射结果也表现出非线性的变化规律。这时非晶合金结构的有序度增加，原子所处的能态降低。更进一步，本研究基于协同转变区模型，阐述了温度−结构−性能三者间的联系。.在非晶合金中引入纳米尺度的第二相颗粒来干扰剪切带的形成和扩展。第二相颗粒是CuZr B2相结构。在剪切力作用下，B2相结构能够产生无扩散型孪晶形变。这一孪晶形变能够与具有较高剪切应变速率的非晶相剪切形变协同开动，进而迟滞了剪切带的扩展。