PDF《样品尺寸对 Pd 基块体非晶合金内部剪切带的影响》

1 实验采用高纯度的原料 Pd、 Cu、 Au、 Si、P(纯 度为 99.99%)按照原子配比(Pd79Cu4Au2Si10P5)在高 频炉中熔炼预合金,然后在电弧炉中反复熔炼

4 次, 第6期刘丽等:样品尺寸对 Pd 基块体非晶合金内部剪切带的影响 ・1523・ 得到成分均匀的母合金,质量损失比小于 0.1%.利用 快速凝固装置将母合金喷铸, 得到直径为 1,

2 和3mm 的圆棒状样品,试验样品分别从圆棒状样品上截取. 利用 D8-ADVANCE 型X射线衍射仪(Cu 靶,扫描速 度是 1?/min)对试样分析,X 衍射图谱上显示只有

1 个馒头峰,表明合金为非晶态结构.采用单向压缩模 式在 SANS CMT5504 型万能试验机进行不同尺寸 (1,

2 和3mm) 样品的压缩实验, 试样长径比为 2~2.5:1, 应变速率为 4.1*10-4 s-1 .压缩实验结束之后,将试样 沿着纵向切开,冷镶样打磨、抛光后用王水腐蚀,采 用金相显微镜 (DM4000M) 和扫描电镜 (JSM-6010LA) 进行内部剪切带观察.

2 实验结果 图1为不同尺寸 Pd79Cu4Au2Si10P5 块体非晶合金样 品的应力-应变曲线,其中图 1a 为整体的压缩曲线,图1b 为塑性变形量在 4%~6%之间的局部放大图. 由图 1a 可知, 所有的样品在达到屈服极限后, 都伴随着明显的 塑性变形, 没有明显的加工硬化现象, 压缩断裂强度随 着试样尺寸变化无明显的变化.随着试样尺寸从

1 mm 增大到

3 mm,塑性变形量分别约为 13%, 10%, 8%.需 要指出的是,在3mm 样品中,当塑性变形达到 8%时, 试样断裂成两半, 而1与2mm 试样压缩达到上述塑性 量后仍然粘结到一起.从图 1b 可知,该合金塑性变形 产生的锯齿流变随着试样尺寸不同发生了明显的变化. 试样尺寸为

2 mm 时振幅比较均匀,锯齿间隔最大,试 样尺寸为

1 mm 时锯齿振幅不均匀而且比

2 mm 试样 小,锯齿与锯齿之间间隙小,当试样尺寸为

3 mm 时, 锯齿振幅和锯齿间间距都达到最小. 图2为Pd79Cu4Au2Si10P5 块体非晶合金压缩实验 后经过纵向剖开、抛光、王水腐蚀后的金相照片,其 中图 2a 和2b 分别为直径为 1,

2 mm 试样的金相照片, 图2c 为直径为

3 mm 试样的金相照片.由图

2 可以看 出,所有试样内部都分布大量的剪切带,表明这些试 样具有良好的塑性变形能力,这与上面的压缩试验结 果相一致.进一步分析可知,剪切带的数量和分布与 试样尺寸有密切关系.

1 和2mm 试样内部分布着大量 的主剪切带,次生剪切带的数量相对较少,而3mm 试样内部的主剪切带较少,但是内部存在着大量错综 复杂的次生剪切带. 采用扫描电镜进一步研究了不同尺寸试样内部剪 切带的形貌特征.图3为1~3 mm 试样内部剪切带的 扫描电镜图.图3a 和3b 分别为

1 mm 试样内部的主 剪切带和次生剪切带, 图3c 和3d 分别为 2mm 试样内 部主剪切带和次生剪切带,图3e 为3mm 试样内部剪 图1不同尺寸 Pd79Cu4Au2Si10P5 块体非晶合金的应力-应变 曲线 Fig.1 Compressive stress-strain curves of Pd79Cu4Au2Si10P5 bulk metal glass with different diameters: (a) overall stress-strain curves and (b) enlarged portions 图2Pd79Cu4Au2Si10P5 块体非晶合金样品压缩后经腐蚀金相 照片 Fig.2 OM images of deformed Pd79Cu4Au2Si10P5 bulk metal glasses with different diameters: (a)

1 mm, (b)

2 mm, and (c)

3 mm 切带,其中虚线箭头所指为主剪切带,实线箭头所指 为次生剪切带. 从图可以得知,

1 mm 试样中内部主剪 a b c