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大块非晶合金的变形行为可分为非均匀变形和均匀变形,通常与温度和应变速率相关。传统观点认为,塑性变形的临界转变行为发生在0.65~0.70Tg附近,当测试温度与玻璃转变温度的比值≤0.65~0.70时,塑性变形集中在少量剪切带中;当温度更高时,均匀粘性流动发生。虽然这一观点得到普遍的认同,但是至今还缺少剪切带临界转变特征的直接实验证据。
本文利用铜模吸铸法制得具有低玻璃转变温度的La64Al14(Cu,Ni)22,La63.1Al15.2(Cu,Ni)21.7,La57.6Al17.5(Cu,Ni)24.9和La55Al25Cu10Ni5Co5四种大块非晶合金,相应的室温与玻璃转变温度的比值(TR/Tg)在0.64到.0.73之间。利用单轴压缩和纳米压痕方法系统地研究了几种La基大块非晶合金的宏观和微观塑性变形行为,及加载速率对变形行为的影响规律。并利用宏观压痕方法研究了测试温度、加载速率等条件对剪切带特征的影响。
四种La基非晶合金尽管具有高的TR/Tg值,室温下的单轴压缩结果表现出脆断现象,为显著的不均匀变形。而低温下且高径比越小的样品才表现出的一定的塑性变形能力。纳米压痕实验的结果表明,与剪切带的开动和扩展密切相关的锯齿流变现象表现出对加载速率变化的敏感性:TR/Tg相对较高的合金,其锯齿流变现象随加载速率增加而增强;而TR/Tg相对较低的合金,其锯齿流变现象随加载速率增加而减弱。这一转变现象与材料的粘弹性和结构弛豫有关。尽管四种合金在不同的加载下变形出完全不同的锯齿流变特征,但纳米压痕形貌都没有表现出明显的剪切带特征。本文利用宏观洛氏压痕实验对剪切带的特征进行观察。结果表明,随着TR/Tg的增大,剪切带的数量明显减少;低温条件下剪切带的数量增多。并且温度和加载速率均影响非晶合金屈服过程中压力敏感因子。本文借助于根据这些结果,综合分析了La基非晶合金的塑性变形规律和机制。