金属玻璃材料的晶化及其对力学性能的影响

admin · 发表于 2022-9-11 14:40:27

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雅宝题库解析：
非晶合金因其长程无序、短程有序的独特结构具有强度高等诸多优异性能。使非晶合金部分晶化得到纳米晶/非晶复合材料，能提高非晶合金的杨氏模量等力学性能，是实验和工业应用里优化非晶合金结构的常用方法。因此，非晶合金的晶化以及晶化对其力学性能的影响成为非晶合金研究领域内的一个重要方向。TiAl非晶合金具有广泛的应用前景，尤其是航空航天领域，其室温脆性十分显著，需要进行结构优化。受限于制备工艺，目前关于TiAl纳米晶/非晶复合材料的研究十分有限。本文用分子动力学方法模拟了Ti3Al非晶合金的形成过程，退火过程以及加载过程。在100 K/ps的急速冷却条件下，Ti3Al合金由2000 K下的熔融态转变为100 K下的非晶态，液态结构大量残余，产生了非晶结构，虽然有有序结构产生，但FCC和HCP晶格结构原子仅占总原子数的0.4%。将急冷制备的非晶合金在不同温度下弛豫然后冷却以模拟退火过程，发现退火温度的升高能够促进材料大规模晶化的发生，但与600 K退火对比，温度越高，大规模晶化的剧烈程度越低。在发生大规模晶化的退火过程中，晶化程度随退火温度变化的曲线明显分为三个阶段，结构分析的结果表明退火晶化分为一维形核、迅速晶化及晶界转变三个过程。控制退火时间得到4个不同晶化程度的样品，对其进行的压缩加载过程表明，压缩应变会导致晶化程度在9.8%以上的样品发生迅速晶化，这种晶化是由局部形变引起的。晶化会导致样品的屈服强度降低，当初始晶化程度高于9.8%时，样品的杨氏模量增加。

金属玻璃材料的晶化及其对力学性能的影响

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