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《力學學報》喬吉超等工作：Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金蠕變機理研究
發布日期：2024-08-22 瀏覽次數：2497
外加載荷作用下，非晶合金表現出粘塑性材料特性，涉及彈性、滯彈性以及塑性變形響應。蠕變作為非晶合金力學行為研究關鍵手段，在固定溫度和恒定應力載荷條件下通過監測應變隨時間演化，可直觀反映材料微觀結構在熱力學耦合過程中的實際演變。施加外部應力時，彈性變形幾乎瞬時發生，蠕變響應則綜合反映了粘彈性和塑性變形貢獻。蠕變不僅能引發非晶合金宏觀尺度變形，而且通過實驗，數值分析方法和分子動力學模擬對應變響應的處理，能精確揭示非晶合金動力學特性及能量狀態信息。因此，蠕變已被廣泛采用作為定量研究非晶合金時間相關結構弛豫、滯彈性、塑性變形和高溫流變等關鍵科學問題的有效工具。
來自西北工業大學的喬吉超等選取具有優良玻璃形成能力的Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金作為模型合金體系，旨在通過高溫蠕變實驗，綜合探究不同溫度、循環應力和回復時間條件下高熵非晶合金的蠕變變形機制及其演化規律。相關研究成果于2024年8月在《力學學報》網絡首發。
研究人員選取具有良好玻璃形成能力的Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金作為模型體系。采用單輥甩帶法制備條帶高熵非晶合金樣品，樣品尺寸約為：6.00mm(長)x0.80mm(寬)x0.02mm(厚)。Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金的玻璃轉變溫度Tg為574K，晶化初始溫度Tx為637K。在選定溫度下（503K，513K，523K，533K，即~0.87Tg~0.93Tg）分別選取50MPa，75MPa，100MPa，125MPa，150MPa應力開展蠕變循環實驗。以25MPa/min的應力速率升高到目標應力，每個循環蠕變時間為2.16x104s。為保證實驗數據穩定性，每組蠕變實驗開始前樣品均在測試溫度保溫30分鐘，待溫度穩定后施加相應應力進行蠕變實驗。結果表明：Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金的蠕變行為明顯依賴于溫度和應力，低溫及低應力環境下合金表現出較好的抗蠕變性能，主要以彈性變形為主。隨著溫度增加，合金抗蠕變能力減弱，粘彈性（粘塑性）變形成為主導。循環應力在低溫下對蠕變變形影響較小，而在高溫下其影響顯著，表明循環載荷能加劇蠕變行為，導致準穩態蠕變速率上升（圖1-2）。回復時間對合金的瞬時彈性變形和滯彈性變形有顯著影響，但對粘塑性變形的調節作用有限（圖3）。卸載后合金變形能力逐漸增強，蠕變抑制得到緩解。此外，變形單元弛豫時間的廣泛分布和對循環應力的敏感反應，揭示了蠕變機制的復雜性和多時間尺度的結構演化（圖4）。本研究通過系統的實驗和分析，深化了對高熵非晶合金蠕變行為及其調控機制的理解.為高性能高熵非晶合金的設計和應用提供了重要的理論依據和實踐指導，對未來開發更具抗蠕變能力的先進材料具有一定意義。
來自西北工業大學的喬吉超等選取具有優良玻璃形成能力的Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金作為模型合金體系，旨在通過高溫蠕變實驗，綜合探究不同溫度、循環應力和回復時間條件下高熵非晶合金的蠕變變形機制及其演化規律。相關研究成果于2024年8月在《力學學報》網絡首發。
研究人員選取具有良好玻璃形成能力的Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金作為模型體系。采用單輥甩帶法制備條帶高熵非晶合金樣品，樣品尺寸約為：6.00mm(長)x0.80mm(寬)x0.02mm(厚)。Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金的玻璃轉變溫度Tg為574K，晶化初始溫度Tx為637K。在選定溫度下（503K，513K，523K，533K，即~0.87Tg~0.93Tg）分別選取50MPa，75MPa，100MPa，125MPa，150MPa應力開展蠕變循環實驗。以25MPa/min的應力速率升高到目標應力，每個循環蠕變時間為2.16x104s。為保證實驗數據穩定性，每組蠕變實驗開始前樣品均在測試溫度保溫30分鐘，待溫度穩定后施加相應應力進行蠕變實驗。結果表明：Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金的蠕變行為明顯依賴于溫度和應力，低溫及低應力環境下合金表現出較好的抗蠕變性能，主要以彈性變形為主。隨著溫度增加，合金抗蠕變能力減弱，粘彈性（粘塑性）變形成為主導。循環應力在低溫下對蠕變變形影響較小，而在高溫下其影響顯著，表明循環載荷能加劇蠕變行為，導致準穩態蠕變速率上升（圖1-2）。回復時間對合金的瞬時彈性變形和滯彈性變形有顯著影響，但對粘塑性變形的調節作用有限（圖3）。卸載后合金變形能力逐漸增強，蠕變抑制得到緩解。此外，變形單元弛豫時間的廣泛分布和對循環應力的敏感反應，揭示了蠕變機制的復雜性和多時間尺度的結構演化（圖4）。本研究通過系統的實驗和分析，深化了對高熵非晶合金蠕變行為及其調控機制的理解.為高性能高熵非晶合金的設計和應用提供了重要的理論依據和實踐指導，對未來開發更具抗蠕變能力的先進材料具有一定意義。
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