应变速率对具有形变诱发相变的TiZr基非晶复合材料力学行为的影响

郑佳奇,赵子彦,牟 娟

(东北大学 材料各向异性与织构教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110819)

非晶合金(金属玻璃)是由高温金属熔体快速冷却形成的一种亚稳材料,具有优异的力学性能和物理性能,如高强度、高硬度及良好的耐蚀性[1-5],但在室温下较差的塑性限制了其工程应用[6-7].因此研究人员在非晶基体中引入第二相得到非晶复合材料.与非晶合金相比,第二相有效阻碍了非晶复合材料变形过程中单一剪切带的快速扩展,并促进剪切带的增殖,从而提高其塑性[8].由于这一类非晶复合材料缺乏加工硬化能力,在拉伸应力下会出现颈缩,也难以满足工程材料的要求.因此研究人员将相变增塑效应与非晶合金结合[9],开发出具有马氏体相变行为的非晶复合材料,马氏体相变的存在使其具有一定的加工硬化能力.

在实际应用中需要考虑工程材料长期服役以及复杂的应力状态,因此应变速率是一项非常重要的指标.通过对以往的实验研究发现,传统无机非金属材料、传统金属材料、非晶合金以及非晶复合材料的力学性能都受到应变速率的影响[10-16].煤岩在动态压缩状态下随着应变速率的增加,动态抗压强度与弹性模量均呈线性急剧增长,破坏形态由低应变率下的轴向劈裂破坏向高应变率下的压碎破坏过渡[10];304不锈钢在室温单向拉伸状态下,随着应变速率的增加,其屈服强度增大,塑性应变大幅降低[11];TB17钛合金在准静态和动态压……