PDF《样品尺寸对 Pd 基块体非晶合金内部剪切带的影响》

第44 卷第6期稀有金属材料与工程 Vol.

44, No.6

2015 年6月RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING June

2015 收稿日期:2014-06-14 基金项目:国家自然科学基金 (51101133,51101134);

山东省优秀中青年科学家科研奖励基金 (BS2012CL036);

山东省自然科学基金 (ZR2011EL025) 作者简介:刘丽,女,1980 年生,博士,副教授,烟台大学环境与材料工程学院,山东 烟台 264005,

电话:0535-6706038,E-mail: [email protected] 样品尺寸对 Pd 基块体非晶合金内部剪切带的影响 刘丽,宋贺,赵相金,刘伟(烟台大学,山东 烟台 264000) 摘要:以Pd79Cu4Au2Si10P5 块体非晶合金为对象,研究了不同尺寸合金的塑性变形行为及其内部剪切带特征.结果表 明,直径为 1,

2 和3mm 的该非晶合金都具有良好的塑性变形能力,其塑性变形量随着试样尺寸的增大而降低,分别 约为 13%, 10%, 8%.不同尺寸试样的应力-应变曲线有明显不同的锯齿流变,2 mm 试样锯齿振幅最大,3 mm 试样锯齿 振幅最小,而且

1 和3mm 试样的应力-应变曲线的锯齿间隔都比

2 mm 试样的小.金相显微镜的观察结果表明,随着 试样尺寸的增加,其内部主剪切带密度降低,次生剪切带密度增加.在扫描电镜下能明显看到内部主剪切带厚度随着 试样尺寸的增加而增加. 关键词:Pd 基块体非晶合金;

塑性变形;

尺寸效应;

内部剪切带 中图法分类号:TG146 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2015)06-1522-05 块体非晶合金具有一系列优异的机械性能、化学 性能和物理性能[1-6] , 在结构和功能材料领域展现出广 泛的应用前景[7,8] ,成为当今世界材料研究的热点.但是,由于块体非晶合金的塑性变形被限制在高度局域 化的剪切带中[9,10] ,使其应用受到了极大的限制.因此,块体非晶合金的塑性变形能力成为研究者最为关 心的热点话题之一.研究表明[11-14] ,块体非晶合金的 塑性变形能力具有 尺寸效应 .Huang 等[11] 在研究 Ti 基非晶合金系时, 发现试样尺寸越小, 其塑性越大. Wu 等[12] 在研究 Zr 基体系时,发现在 Zr 基非晶合金 体系中存在一个临界尺寸,大于这个临界尺寸材料表 现出脆性断裂,小于该临界尺寸材料具有一定塑性. Wu 等[13] 发现即使在压缩过程中表现出宏观脆性断裂 的Fe 基非晶合金,当试验尺寸变小时也具有一定塑 性.Kou[14] 在研究 Ti 基非晶合金时,发现其塑性变形 能力随试样长径比的降低而增大,同时,还发现存在 一个临界长径比,低于这个临界值,脆性断裂的块体 非晶也表现出一定的塑性. 块体非晶合金的塑性变形被限制在高度局域化 的剪切带中[9,10] ,因此剪切带是块体非晶合金发生塑 性变形的宏观表现形式.Song 等[15] 研究发现在剪切 面上规则排列的间隔条纹和载荷-位移曲线上的锯齿 间隔相对应,在原位压缩实验中,他发现剪切带的一 个间歇扩展和载荷-位移曲线上一个完整的锯齿流变 具有一一对应的关系.正是由于表面剪切带与载荷- 位移曲线之间存在着这种对应关系, 很多研究者通过 对表面剪切带观察和研究来探索块体非晶合金的 尺 寸效应 .譬如,Wu[16] 研究发现 Zr50.7Cu28Ni9Al12.3 块体非晶合金的压缩塑性变形能力随着试样尺寸的 降低而增大,同时试样表面存在不同的剪切带形貌, 其中

2 mm 试样中表面存在少量的剪切带,1 mm 试 样表面存在着大量次生剪切带并且分布错综复杂, 而0.5 mm 试样表面存在更为丰富的剪切带.目前,通 过块体非晶合金内部剪切带研究其塑性变形的 尺寸 效应 还未见报道. 最近作者在研究具有塑性变形的 Pd 基块体非晶 合金时,观察到腐蚀后试样内部存在厚度为 1~8 ?m 的 剪切带 ,这就为通过内部剪切带研究非晶合金 塑 性变 形能力的 尺寸效应 提供了可 能.由于Pd79Cu4Au2Si10P5 块体非晶合金在压缩实验中表现出 较好的塑性变形[17] ,因此选取该合金为研究对象,对 不同直径的样品进行压缩实验,通过其内部剪切带研 究塑性变形的 尺寸效应 .