具有初始隨機(jī)材料缺陷的非晶合金剪切帶模擬

易 敏 沈志剛

(北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191)

郭瑤峰

(北京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191)

非晶合金是金屬熔融物在急速冷卻下形成的一類新型合金，因其原子排列長程無序、短程有序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而呈現(xiàn)出與普通晶體合金迥異的性能.比如非晶合金高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、高彈性比功等優(yōu)異的力學(xué)性能［1－2］，使其在工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的潛在應(yīng)用前景.但是，在塑性性能上，與其他普通工程結(jié)構(gòu)材料相比，非晶合金存在致命的缺點(diǎn).研究表明，非晶合金在高溫下呈現(xiàn)粘性流動的均勻變形，而在室溫下呈現(xiàn)非均勻變形，塑性變形高度局部化于極窄的剪切帶內(nèi)，導(dǎo)致非晶合金在斷裂前呈現(xiàn)出非常有限的塑性變形，這極大地限制了非晶合金的應(yīng)用［3－4］.剪切帶作為非晶合金塑性變形的載體，決定著非晶合金的宏微觀塑性行為，對剪切帶的研究一直是非晶合金領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn).一些研究人員在通過增加剪切帶數(shù)量和密度、施加約束阻礙剪切帶擴(kuò)展、促進(jìn)剪切帶相互影響等實(shí)驗(yàn)方法提高非晶合金塑性上做了大量工作［5－7］，但是僅僅依賴于反復(fù)實(shí)驗(yàn)來研究非晶合金剪切帶，不免費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)上也不合算，而數(shù)值模擬往往能發(fā)揮補(bǔ)充作用.

剪切帶實(shí)際上是應(yīng)變軟化導(dǎo)致局部化變形的結(jié)果，在非晶合金的真實(shí)試樣中，微小剪切帶初始化的位置和主剪切帶形成的位置，是由試樣的缺陷分布決定的，而在……