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原位ta顆粒增強zr基大塊金屬玻璃復合材料的修正maxwell脈沖熱塑性本構(gòu)模型

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2025-01-16  瀏覽次數(shù)：2700
非晶合金，也被稱為大塊金屬玻璃，由于其獨特的原子結(jié)構(gòu)而具有非凡的性能。然而，由于沒有晶界和位錯，非晶合金表現(xiàn)出與傳統(tǒng)晶體合金完全不同的變形機制。在室溫下，大多數(shù)非晶合金材料的高度局部化剪切行為導致宏觀脆性斷裂，這嚴重限制了其作為工程材料的應用。研究表明，第二相的加入會影響合金的力學性能。晶相與非晶基體之間的變形不相容促進了多個剪切帶的萌生，阻礙了單個剪切帶的擴展，從而提高了非晶合金的室溫塑性。近日，華中科技大學王新云教授、龔攀副教授等選擇（Zr55Cu30Al10Ni5）94Ta6 （Ta6）作為研究對象，系統(tǒng)研究了變形溫度、應變速率和二次相Ta顆粒對Ta6在SLR中熱塑性變形行為的影響。

此外，還比較了考慮Ta顆粒體積分數(shù)影響的修正Maxwell-Pulse本構(gòu)模型與Maxwell-Pulse本構(gòu)模型的預測精度。相關(guān)研究成果以“A modified maxwell-pulse thermoplastic constitutive model of in-situ Ta-particle reinforced Zr-based bulk metallic glass composites”為題在Progress in Natural Science: Materials International上發(fā)表。

研究人員研究了不同Ta含量對原位Ta顆粒增強Zr-Cu-Al-Ni塊體金屬玻璃復合材料力學性能和熱塑性成形能力的影響。選擇綜合性能最好的組合物（Zr55Cu30Al10Ni5）94Ta6，系統(tǒng)研究其在過冷液區(qū)（SLR）的熱塑性行為，通過應變率敏感性指數(shù)和活化體積進行定量分析。隨著變形溫度的降低、應變速率的增大和二次相的加入，穩(wěn)態(tài)流變應力和應力超調(diào)強度增大，導致流體由牛頓流態(tài)向非牛頓流態(tài)過渡。二次相的加入使材料的流變性能惡化。為了解決麥克斯韋-脈沖本構(gòu)模型不能準確描述穩(wěn)態(tài)流動過程的問題，建立了一個修正的本構(gòu)關(guān)系，引入了Ta顆粒體積分數(shù)對穩(wěn)態(tài)流動過程中粘度和彈性模量的影響，而這在maxwell脈沖模型中被忽略。修正麥克斯韋-脈沖本構(gòu)模型的真應力-應變曲線擬合結(jié)果比麥克斯韋-脈沖本構(gòu)模型的擬合結(jié)果更符合試驗數(shù)據(jù)，預測精度更高。修正本構(gòu)模型較好地預測了（Zr55Cu30Al10Ni5）94Ta6的熱塑性變形行為。解釋了Ta顆粒對流動行為的影響機制，Ta顆粒增加了非晶基體的粘度，從而阻礙了非晶基體的流動，最終導致流動應力的增加。文章來源于PNSMI，編輯時有改動。

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