具有拉伸塑性和加工硬化能力的块体非晶复合材料变形机理的研究

利用"形变诱导相变"概念，申请人初步制备出具有拉伸塑性和加工硬化能力的块体Cu-Zr-Al系非晶合金复合材料，但是其变形机理以及形变诱导相变的作用尚不清楚。该申请以 Cu-Zr-Al合金系为模型，系统研究体系中过冷奥氏体相（B2-CuZr）在不同Al含量和冷却速度下的析出规律，揭示冷却速度-成分-组织结构（初生相的种类、比例、大小、分布等）-性能之间的关系；在此基础上，对含过冷奥氏体相的复合材料力学性能进行深入研究，分析形变诱导相变提高非晶合金塑性和加工硬化能力的本质原因。另外，深入研究微量添加元素（如Co等）对拉伸行为的影响，探索形变诱导相变时的激活能、晶体/非晶性能匹配及界面特征等的作用，最终建立一个利用"形变诱导相变"这一学术思想改善块体非晶合金拉伸性能的科学准则，为发展其它新型高强高韧块体非晶结构材料打下基础。

在青年科学基金项目的资助下，本项目组按计划如期完成了项目书中计划的各项研究任务，实现了预期目标。.首先，以CuZrAl合金系为模型体系，基于“相变诱导塑性”（TRIP, Transformation-induced Plasticity）概念，在CuZrAl非晶合金体系中开发出了具有大拉伸塑性和加工硬化能力的块体非晶合金复合材料，系统的研究了该合金系的成分-冷却速度-相结构关系，得出了过冷奥氏体型晶相形成的热力学和动力学平衡条件及形成机理。并进一步研究了先析出相种类、体积分数、分布状态等对复合材料力学性能的影响。得出了在非晶合金体系中通过内生晶相复合的方法制备TRIP效应韧塑化非晶合金复合材料的有益经验和性能优化方法。为利用“相变诱导塑性”效应韧塑化非晶合金打下了基础。其次，系统研究了不同元素添加对过冷奥氏体型B2-CuZr相电子结构、层错能和马氏体相变趋势的影响，探讨了马氏体相变能力对复合材料整体力学性能的作用，初步提出了在该类复合材料中提高TRIP韧塑化效果的合金化原则。 同时，通过将TRIP效应引入到Ti基非晶合金中，初步制备了具有较大塑性和加工硬化能力的Ti基块体非晶复合材料，同时也尝试通过其它方法，譬如在非晶合金中引入三维网络结构制备了高性能非晶合金复合材料。.在完成以上工作的同时，本项目已在Physical Review Letters、Aata Materialia等国际学术期刊上发表SCI论文12 篇，申请发明专利2 项，参加国际会议3次。