發(fā)布時(shí)間：2022-12-04 20:34

　　非晶合金材料是近年來伴隨著科技高速發(fā)展應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生的一種新型材料,其基本結(jié)構(gòu)為長程無序排列的金屬原子,同時(shí)具備金屬材料良好塑性、導(dǎo)電特性和玻璃材料耐腐蝕、硬度高的特征,因而在微電子、耐腐蝕涂層、光電催化、微結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。無論是作為功能性材料還是結(jié)構(gòu)性材料,非晶合金在工程應(yīng)用中不可避免地面臨復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境,使得其變形機(jī)制和力學(xué)性能研究成為非晶材料科學(xué)研究中的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。其中,非晶材料變形機(jī)制和微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)是破解其力學(xué)本質(zhì)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)力學(xué)測試方法采用離位觀測手段難以對非晶材料微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和力學(xué)行為間關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究。先進(jìn)觀測技術(shù)的發(fā)展,可實(shí)現(xiàn)對非晶材料進(jìn)行納米級原位力學(xué)測試,并觀測材料局部微觀結(jié)構(gòu)演變,有力促進(jìn)了非晶微觀力學(xué)研究。但此類測試手段對儀器先進(jìn)度依賴性高、測試成本高、測試環(huán)境要求高,面對非晶合金材料多樣化參數(shù)（如變形速率、溫度、剪切帶交互）研究的迫切需求十分受限。針對上述非晶合金材料微納米級別力學(xué)性能及變形行為研究的迫切需求,以及原位測試技術(shù)先進(jìn)度依賴高、測試成本高、測試環(huán)境苛刻的矛盾,本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法,以Cu-Zr二元非晶合金材料為主要研究對象,圍繞非... 

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 非晶合金材料發(fā)展
        1.2.1 非晶合金的基本結(jié)構(gòu)
        1.2.2 非晶結(jié)構(gòu)基本形變理論
    1.3 非晶合金力學(xué)性能研究進(jìn)展
        1.3.1 非晶合金的力學(xué)性能
        1.3.2 非晶合金變形模式
        1.3.3 納米壓痕測試
        1.3.4 壓痕作用下非晶合金剪切帶
        1.3.5 非晶合金增韌方法及機(jī)制
    1.4 分子動(dòng)力學(xué)在非晶合金力學(xué)性能分析中的應(yīng)用
        1.4.1 非晶合金材料的幾種主要計(jì)算模擬方法
        1.4.2 非晶合金分子動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展
        1.4.3 非晶合金壓痕分子動(dòng)力學(xué)模擬
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 分子動(dòng)力學(xué)基本原理及非晶合金模型
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)簡介
        2.1.1 基本原理
        2.1.2 分子動(dòng)力學(xué)重要參數(shù)和概念
        2.1.3 模擬結(jié)果分析方法
    2.2 非晶合金模型構(gòu)建和原子結(jié)構(gòu)分析
        2.2.1 非晶合金模型構(gòu)建
        2.2.2 非晶模型的驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)分析
        2.2.3 冷卻速率對非晶合金結(jié)構(gòu)的影響
        2.2.4 溫度對非晶合金結(jié)構(gòu)的影響
    2.3 本章小結(jié)
第3章 非晶合金壓痕過程的分子動(dòng)力學(xué)模擬
    3.1 非晶合金二維/三維壓痕模型構(gòu)建及對比
        3.1.1 非晶合金壓痕模型建立
        3.1.2 Hertz彈性接觸理論
        3.1.3 壓痕彈性段擬合及屈服點(diǎn)分析
        3.1.4 剪切帶對比
    3.2 影響非晶合金力學(xué)性能的幾個(gè)因素
        3.2.1 非晶材料組分和制備冷卻速率的影響
        3.2.2 溫度的影響
    3.3 壓痕參數(shù)對非晶合金壓痕測試結(jié)果的影響
        3.3.1 壓痕中加載速率的影響
        3.3.2 壓頭尺寸的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 預(yù)應(yīng)力對非晶合金壓痕影響研究
    4.1 非晶合金的拉伸/壓縮模擬
    4.2 預(yù)應(yīng)力下非晶合金壓痕的模擬
        4.2.1 預(yù)應(yīng)力對非晶合金微結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 預(yù)應(yīng)力對壓痕彈性接觸應(yīng)力場分布的影響
        4.2.3 預(yù)應(yīng)力壓痕模擬結(jié)果
        4.2.4 預(yù)應(yīng)力壓痕過程剪切帶擴(kuò)展
        4.2.5 壓頭半徑的影響
    4.3 預(yù)應(yīng)力壓痕中的脆性行為能量法分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 預(yù)塑性變形對非晶合金壓痕影響研究
    5.1 循環(huán)壓痕加載對非晶合金力學(xué)性能影響
        5.1.1 模型建立
        5.1.2 循環(huán)壓痕模擬結(jié)果
        5.1.3 硬化行為分析
        5.1.4 溫度對硬化現(xiàn)象的影響
        5.1.5 加載速率對硬化現(xiàn)象的影響
    5.2 熨壓過程對非晶合金壓痕測試的影響
        5.2.1 熨壓模型建立
        5.2.2 熨壓處理對非晶合金材料表面影響
        5.2.3 熨壓處理后非晶合金壓痕測試結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第6章 非晶合金復(fù)合層材料的力學(xué)性能及壓痕研究
    6.1 非晶-晶體金屬復(fù)合材料剪切模擬
        6.1.1 ACNL剪切模型建立
        6.1.2 ACI結(jié)構(gòu)分析
        6.1.3 ACNL剪切變形行為的各向異性
        6.1.4 ACI在兩種變形模式中作用
        6.1.5 ACNL晶體層厚度比的影響
    6.2 ACNL壓痕模擬研究
        6.2.1 ACNL壓痕模型建立
        6.2.2 ACNL壓痕結(jié)果
        6.2.3 壓痕協(xié)作變形分析
    6.3 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及主要研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華.  物理學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[2]玻璃態(tài)金屬塑料[J]. 李建福,王軍強(qiáng),劉曉峰,趙昆,張博,白海洋,潘明祥,汪衛(wèi)華.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2010(06)
[3]大塊非晶合金力學(xué)性能研究進(jìn)展[J]. 孫軍,張國君,劉剛.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2001(06)

博士論文
[1]金屬玻璃近表面區(qū)域力學(xué)行為及動(dòng)力學(xué)研究[D]. 呂玉苗.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所) 2017
[2]壓痕/劃痕測試若干理論與基于自制儀器的試驗(yàn)研究[D]. 黃虎.吉林大學(xué) 2014
[3]鐵基金屬玻璃動(dòng)力學(xué)特性及斷裂損傷機(jī)理研究[D]. 楊衛(wèi)明.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
[4]TiZrNiCuBe塊體非晶合金的力學(xué)行為[D]. 黃永江.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3708947