非晶态固体力学

经典的固体变形和断裂理论建立在连续介质尺度,结合位错、晶界、解理等概念可成功应用于各类晶态固体.然而,该经典路径对于拓扑长程无序的各类非晶态固体面临极大的概念和理论挑战.根本原因是,传统晶体学概念在非晶态无序结构中无法定义,导致以此为基础建立的固体力学理论全部失效.本文针对非晶合金这类典型非晶态固体及其对应的原子或胶体模拟体系,介绍和评述与力学相关的研究进展,包括塑性载体、塑性本构理论、蠕变与应力松弛、剪切带、断裂失效.最后,对非晶态固体力学研究的发展现状和未来趋势进行简要总结.     

大块金属玻璃中由热软化和自由体积产生诱导的剪切带行为比较

比较研究了大块金属玻璃中由热软化和自由体积产生诱导的剪切带行为．首先讨论了大块金属玻璃中剪切失稳的热软化和自由体积产生效应．众所周知,在普通金属材料中,由塑性功转变来的热是其形成热塑剪切带的主要原因,并且是与能量直接相关的．与热软化相比,自由体积产生是金属玻璃发生剪切失稳的另外一种主控因素,由自由体积产生诱导的剪切失稳与由热软化诱导的剪切失稳完全不同,失稳判据中不显含能量．尤其是自由体积产生时的长波扰动总是不稳定的．从而,由自由体积产生和热软化耦合时的剪切失稳更像是由自由体积产生引发的．同时,在金属玻璃中,复合自由体积产生提供了一种特殊和内在的剪切失稳特征生长时间．剪切带的特征宽度由剪切带内相应的扩散过程控制：热扩散和自由体积扩散．作为粗略的估计,用无量纲数B,Deborah数（表示失稳生长率和载荷时间关系）和Lewis数（表示不同扩散竞争）表示了热软化和自由体积产生在剪切带形成过程中的相对重要性．这些结果对于理解大块金属玻璃剪切带形成机理具有非常重要的意义．     

中国科学家研制出室温超大塑性大块金属玻璃

长期以来，探索同时具有高强度和大塑性的金属合金材料一直是材料领域追求的目标．一般而言，材料的强度遵循着这样的规律：越小越强，即组成材料的晶粒尺寸越小，材料的强度越高．这个规律的最终极限是每个晶粒仅包含一个原子——原子排列长程无序的玻璃态材料．事实上，通过快速凝固的现代冶金方法制备的大块金属玻璃（也称非晶态合金），其强度接近于Frenkel理论强度极限，即剪切模量的十分之一．然而，似乎高强度和大塑性是无法共存的．     

非晶合金塑脆断裂转变的控制参数

材料的塑脆断裂转变及机理一直以来都是材料和力学领域的研究热点.近百年来,针对晶体材料的塑脆行为,相继发展了一系列弹、塑性的起裂临界判据及塑脆表征参数.非晶合金作为近年来涌现的一类新型结构材料,因具有优异的力学性能,在国防、空天等领域显示出广阔的应用前景.然而,该材料变形局部化剪切带导致的室温低塑性极大地限制了其工程应用.因此,弄清非晶合金的塑脆断裂行为及转变条件显得尤为迫切.在传统理论的基础上,结合非晶合金固有的特性,目前已发展了塑脆转变的单参数和双参数控制理论.本文将对这些理论进行简要的回顾,进一步揭示这些控制参数的相互关联及非晶合金塑脆转变的实质.     

中国科学家研制出室温超天塑性大块金属玻璃

长期以来,探索同时具有高强度和大塑性的金属合金材料一直是材料领域追求的目标.一般而言,材料的强度遵循着这样的规律:越小越强,即组成材料的晶粒尺寸越小,材料的强度越高.这个规律的最终极限是每个晶粒仅包含一个原子--原子排列长程无序的玻璃态材料.     

SiCP颗粒增强金属基6151Al复合材料中的增强颗粒尺寸效应

利用分离式Hopkinson压杆和MTS-810通用材料试验机研究了SiCP/6151Al 复合材料在不同应变率下的变形行为和增强颗粒尺寸对复合材料力学性能的影响.结果表明:对于这类复合材料,存在着明显的增强颗粒尺寸效应,具体表现为颗粒越小,材料的强化效果越明显.基于位错增强理论并结合Gao H等人基于压痕实验提出的应变梯度概念,发展了颗粒增强金属基复合材料中应变梯度强化律,并对增强颗粒尺寸效应给予了合理的解释.     

球型压头下块体金属玻璃“隆起”现象的数值模拟研究

金属玻璃材料在压痕实验中,材料在压头周围形成明显的“隆起”（pile—up）现象．Pile—up的产生给计算材料硬度、杨氏模量和应力．应变关系等力学性质带来较大偏差．利用有限元方法对金属玻璃材料进行球型压头压痕实验的数值模拟,提出了一种表征pile—up效应的新模型．使用该模型计算Zr41.2Ti13．8Cu12．5Ni10Be22.5金属玻璃材料不同压入深度pile-up下的接触半径和材料硬度,获得与数值模拟下真实值吻合较好的结果．