高压加工对非晶态合金结构演化及物理、力学性能的影响

非晶态合金处于热力学亚稳态结构，相对于晶态合金有更松散的原子结构，有较低的密度和弹性模量。这种亚稳的含有"自由体积"的结构使其相对于晶态合金，更容易受到高压的影响。本项目主要研究非晶态合金在高压加工后的结构演化和物理、力学性能改变。通过压力这一基本物理维度来研究非晶态合金的结构，能得到最直接的结构变化数据。物质对压力的响应是即时的、直观的，可压缩性并由此导致的密度改变可以反映非晶态合金结构的基本特征。高压加工可以"挤出"非晶态合金的自由体积，调制材料的内部微结构和预置剪切带，而这些结构的演化必然导致物理性能的改变，在一定程度上还可以改善非晶态合金的力学性能。高压加工是一种有效的方法来调制材料的性能，该方法对非晶态合金的体系没有选择性，因此可以广泛应用于各种非晶态合金，对非晶态合金结构性能的探索和实际应用都具有深远意义。

金属玻璃的微观结构和力学性能对外部压力的作用非常敏感，合适的高压加工处理可以有效的改善金属玻璃的力学性能。经过高压加工处理，可以有效的提高金属玻璃材料的晶化反应温度，从而增加过冷液相区的宽度。高压加工处理后金属玻璃的密度有所提高，意味着原子结构变得更加紧密。同时也说明，高压加工过程伴随着自由体积的耗散，通过高压加工处理，可以有效的驱除掉部分在金属玻璃冷却制备过程中所引入的自由体积。高压加工可以有效地提高金属玻璃的屈服强度，但是只有在有限的高压下，屈服强度才能提高，如果加工压力超过金属玻璃铸态屈服强度的1.4倍，金属玻璃的内部微观结构将被大范围破坏，从而降低金属玻璃的屈服强度。高压加工可以有效地提高金属玻璃材料的压缩塑性，尤其对Zr基和Cu基金属玻璃材料效果明显，可以提高10%以上。对于Ce基金属玻璃，可以改善其塑性，但是效果并不显著。总之，高压加工是改善金属玻璃力学性能的有效途径。