原位ta颗粒增强zr基大块金属玻璃复合材料的修正maxwell脉冲热塑性本构模型

发布日期：2025-01-16 浏览次数：2353

非晶合金，也被称为大块金属玻璃，由于其独特的原子结构而具有非凡的性能。然而，由于没有晶界和位错，非晶合金表现出与传统晶体合金完全不同的变形机制。在室温下，大多数非晶合金材料的高度局部化剪切行为导致宏观脆性断裂，这严重限制了其作为工程材料的应用。研究表明，第二相的加入会影响合金的力学性能。晶相与非晶基体之间的变形不相容促进了多个剪切带的萌生，阻碍了单个剪切带的扩展，从而提高了非晶合金的室温塑性。近日，华中科技大学王新云教授、龚攀副教授等选择（Zr55Cu30Al10Ni5）94Ta6 （Ta6）作为研究对象，系统研究了变形温度、应变速率和二次相Ta颗粒对Ta6在SLR中热塑性变形行为的影响。

此外，还比较了考虑Ta颗粒体积分数影响的修正Maxwell-Pulse本构模型与Maxwell-Pulse本构模型的预测精度。相关研究成果以“A modified maxwell-pulse thermoplastic constitutive model of in-situ Ta-particle reinforced Zr-based bulk metallic glass composites”为题在Progress in Natural Science: Materials International上发表。

研究人员研究了不同Ta含量对原位Ta颗粒增强Zr-Cu-Al-Ni块体金属玻璃复合材料力学性能和热塑性成形能力的影响。选择综合性能最好的组合物（Zr55Cu30Al10Ni5）94Ta6，系统研究其在过冷液区（SLR）的热塑性行为，通过应变率敏感性指数和活化体积进行定量分析。随着变形温度的降低、应变速率的增大和二次相的加入，稳态流变应力和应力超调强度增大，导致流体由牛顿流态向非牛顿流态过渡。二次相的加入使材料的流变性能恶化。为了解决麦克斯韦-脉冲本构模型不能准确描述稳态流动过程的问题，建立了一个修正的本构关系，引入了Ta颗粒体积分数对稳态流动过程中粘度和弹性模量的影响，而这在maxwell脉冲模型中被忽略。修正麦克斯韦-脉冲本构模型的真应力-应变曲线拟合结果比麦克斯韦-脉冲本构模型的拟合结果更符合试验数据，预测精度更高。修正本构模型较好地预测了（Zr55Cu30Al10Ni5）94Ta6的热塑性变形行为。解释了Ta颗粒对流动行为的影响机制，Ta颗粒增加了非晶基体的粘度，从而阻碍了非晶基体的流动，最终导致流动应力的增加。文章来源于PNSMI，编辑时有改动。

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