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最近的多种实验研究分别从不同的角度证实,金属玻璃在纳米尺度上是非均匀的,表现为在原子紧密排列的弹性基体上分布着一些排列较为松散的类液体局域区,从而使金属玻璃在某些变形条件下表现出滞弹性的力学行为,并且影响它们的形变和弛豫行为。既如此,通过对金属玻璃滞弹性变形的研究,就可以推测出其内部非均匀微观结构的特征与变化,从而揭示其微观结构在变形中的演化,这对于理解金属玻璃的微观变形机制,进而改善其力学性能有重要的意义。由此出发,本文对金属玻璃在准静态循环压缩和动态纳米压痕两种实验中的滞弹性行为进行了系统研究。 首先根据金属玻璃的非均匀性,从平均场的角度提出了由弹性外壳及其所包围的类液体核组成的核-壳变形单元,通过Vit105和MgCuGd两种模型金属玻璃体系在准静态循环压缩中所表现出的滞弹性行为,唯象地提出了关于金属玻璃滞弹性变形的新模型——三参量力学模型。研究结果揭示出金属玻璃中本征的非均匀结构区在应力下被激活而表现出更为明显的类液体行为,这使其演化成为变形的基本单元,由此初步提出金属玻璃在弹性阶段变形的一种新的微观机制。 然后,在刘志远和杨勇博士提出的核-壳变形单元中统计剪切形变(SST)理论的基础上,建立了金属玻璃滞弹性变形的物理模型,并由此推导出其变应力下的滞弹性力学模型就是上述的三参量模型,从而确立了金属玻璃滞弹性变形的新模型;该物理模型还推导出金属玻璃微观非均匀性与其宏观准静态剪切模量G(Ⅰ)之间的关联:GⅠ主要由两部分贡献,即由紧密排列区原子键合强度决定的μ,和与其局域非均匀性相关联的GⅡ。 本文的最后通过对Vit105合金在动态纳米压痕中的滞弹性变形研究,对金属玻璃滞弹性的物理模型以及非均匀性与其剪切模量之间的关联进行了验证,发现随变形程度的加深,μ基本保持为定值(与其同成分晶态合金的剪切模量相近),而G(Ⅱ)却发生了明显的变大,这使合金表现出了明显的软化;同时,滞弹性物理模型中的参量变化,从深层次上揭示出了与准静态滞弹性行为所展现的关于金属玻璃弹性阶段变形的相同的微观机制。 本文所确立的关于金属玻璃滞弹性变形的三参量模型,和金属玻璃微观非均匀性与其宏观剪切模量之间的关联,为以后关于金属玻璃非均匀性以及微观结构与其它性能关联的研究奠定了基础。另外,本文所提出的关于金属玻璃在弹性阶段变形的微观机制,对于金属玻璃的塑性变形以及剪切带形成,提供了新的理解思路。