Deformation Behavior of Metallic-glass Wires and Enhancement of Plasticity by Electrochemical Deposi

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由于金属玻璃丝的几乎无塑性,其通常会发生灾难性的断裂。金属玻璃丝的断裂机制主要受剪切带的萌生和蔓延控制。高脆性金属玻璃丝的灾难性断裂是没有任何预兆的,从而表明金属玻璃丝的使用性能较差。因此,了解金属玻璃丝的变形与剪切带之间的关系对工程应用至关重要。本文研究了室温条件下Cu50Zr50,Ni56Nb44和Pd40Cu30Ni10P20金属玻璃丝表面电沉积Cu,Ni和Cu/Ni双层金属玻璃丝的拉伸变形行为,强度可靠性和增强塑性。通过X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)测试金属玻璃丝的无定形结构。通过SEM测定断裂表面形形貌。在金属玻璃丝的断裂表面上可以观察到典型的脉状图案和圆形芯。本研究采用的第二种方法是挤出工艺,也称为冷拔,以均化铸态金属玻璃丝的表面质量。第三种方法是将软韧性金属(Cu)和硬金属(Ni)电沉积到金属玻璃丝的表面以增强其可塑性。通过电化学沉积技术将Cu层电沉积在Pd40Cu30Ni10P20的表面上。第四种方法是通过电化学沉积技术和对它们的可塑性的测试将Cu/Ni双层电化学沉积到Ni56Nb44金属玻璃丝上,这对了解金属玻璃丝的弹性和塑性变形行为是非常重要的。金属玻璃丝由于其优异的机械性能而引起了较多的研究关注。了解它们的原子结构和机械性能,特别是在室温下的微米和亚微米尺寸仍然具有挑战性,室温下变形性差阻碍其商业和工程应用。许多研究小组已经开发出许多方法来提高金属玻璃丝的可塑性,例如结晶相的前言,获得高比例的金属和金属合金电化学沉积到金属玻璃丝的表面上。大多数研究人员致力于通过Cu,Ni和Cu/Ni双层电镀提高金属玻璃的压缩塑性,尺寸为1mm及以上。另一方面,金属和金属合金电沉积的作用以及拉伸塑性改善的基本机制的拉伸研究尚未开展。在当前的研究工作中,进一步分析了Cu,Ni和Cu/Ni双层电沉积对金属玻璃丝体表面的影响,并进一步分析了控制金属涂层体积分数的精确控制.我们的实验结果表明,铸态Cu50Zr50,Ni56Nb44和Pd40Cu30Ni10P20金属玻璃丝在没有塑性变形的情况下发生灾难性的破裂;然而,在金属玻璃丝表面上的Cu,Ni和Cu/Ni双层电沉积对涂覆金属玻璃线的拉伸塑性的增强具有显着影响。相比于未电沉积的金属玻璃丝,厚Cu,Ni和Cu/Ni电沉积双层表现出显着的塑性增强,表明Cu,Ni和Cu/Ni双层电沉积是增强塑性的有效方式在金属玻璃丝。在目前的工作中,Cu,Ni和Cu/Ni双层电沉积具有精确控制体积分数的金属涂层被应用到上述金属玻璃丝上。在Cu/Ni双层电沉积中,内部软Cu层充当良好的裂缝屏障区,以吸收金属玻璃丝在拉伸试验期间释放的弹性变形能量。观察到具有较高R值(R=65%至R=95%)的厚双层Cu/Ni电沉积Ni56Nb44金属玻璃丝在拉伸塑性方面显示出显着改善(R=95%Cu/Ni双层涂层为5.8%室温下恒定应变大于1×10-4s-1。这项工作的发现为进一步优化这种独特的金属玻璃丝拉伸塑性增强技术奠定了良好的基础。Cu,Ni和Cu/Ni双层电化学沉积成功地阻止了初级剪切带的快速蔓延并促进了二次剪切带的萌生。这可改善金属玻璃线的可塑性,这项工作的主要发现为通过电化学沉积提高金属玻璃丝的拉伸塑性提供了新的视角。然而,有必要改进程序和参数以获得更好的电化学沉积结果。表征机械特性的可靠性对于金属玻璃丝在结构材料领域中的潜在应用非常重要。迄今为止,还没有充分研究Cu50Zr50和Ni56Nb44和Pd40Cu30Ni10P20金属玻璃丝的变形行为,尤其是拉伸断裂强度,拉伸应力,杨氏模量,屈服行为和塑性变形。在本研究中,分析了金属玻璃丝电化学沉积的屈服行为,断裂强度可靠性和拉伸塑性的改善。目的是为评估金属玻璃丝的使用可靠性提供基础。
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