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块体非晶合金作为一种力学和物理性能优异的新型材料,在机械、声学、生物以及光学等领域都有着广泛的应用前景。不同于传统的金属材料,非晶合金在常温下表现出类似玻璃的硬脆性,难以用常规方法进行塑性加工,直接铸造和热塑性成形是它目前的主要成形方式。但直接铸造只能制造出有限的几何图形,热塑性成形则可能使非晶合金产生热脆性,进而导致材料的力学性能退化。本文针对块体非晶合金主要成形方式的缺陷,在常温环境中对Zr基块体非晶合金进行了一系列不同振幅和应变速率下的超声波振动辅助微压缩(UVMC)处理,研究了超声波振动载荷对块体非晶合金在常温下机械性能的影响。为了研究超声波振动的热效应对非晶合金的影响,还设置了热压缩实验作为对照。X射线衍射(XRD)、热力学分析和显微组织照片证明,UVMC使非晶合金的无序结构中出现了具有周期性原子排列的纳米晶体,随着超声波振幅的增大,其纳米晶体的体积分数增加从5%到15%左右,通过与热压缩实验的对比,发现这种纳米结晶并非由温升引起。UVMC载荷的应变速率对非晶合金的硬度有一定影响,低应变速率下,合金硬度值变化不大;中等应变速率下,合金的硬度明显降低;高应变速率下,合金的硬度变化显得杂乱无章,难以发现其中的规律。随着UVMC过程中超声波振幅增大,样品的晶化温度(T_x)出现了细微波动,而玻璃转变温度(T_g)则逐渐降低,说明较高振幅的超声波振动载荷能降低非晶合金的T_g,扩大其过冷液相区的范围。UVMC处理后的块体非晶合金,在准静态压缩断裂时出现了塑性应变,随着超声波振幅增大,其屈服强度随之降低,塑性也得到了提高。用更高振幅和更小应变速率的超声波振动载荷处理块体非晶合金,材料的成形性能有明显改善。而热压缩处理对合金塑性的提升有限。实验结果和理论分析证明,超声波载荷导致了纳米晶体产生,自由体积增多,流动单元的体积减小,这使得剪切带的传播范围扩大,流动单元的时空分布更加均匀,材料在准静态压缩断裂过程中表现出更好的流动性。在以上因素的综合作用下,Zr基块体非晶合金在室温下的塑性成形能力得到了很大的提高。