塑性变形诱导非晶化的热力学解释(4)
1.3.2 粉末固结成型法
该方法是利用非晶合金特有的在过冷液相区间的超塑成形能力，将非晶粉末加压固结成形。粉末固结成形法只需制备低文形状的非晶粉末，因此可以在一定程度上突破块体非晶合金尺寸上的限制，是一种极有前途的块体非晶合金的制备方法。
1.3.3 剧烈塑性变形
剧烈塑性变形方法(Severe Plastic Deformation，SPD)，它是目前块体金属非晶合金又一重要制备方法。目前制备块体非晶合金的SPD方法主要有三种：大应力旋挤法(High Pressure Torsion，HPT)[8]，等通道角挤压法(Equal Channel Angular Pressing，ECAP)[9]和反复冷轧法（Repeat Cold Rolling，RCR）。
（1）大应力旋挤法
HPT方法的工作原理是样品在数个GPa的压力以及冲头高速旋转产生的摩擦力和剪切力的共同作用下，制得块体金属非晶材料，由于固定容积的支撑体限制样品宏观上的形状改变，尽管冲头作用在样品上施加大应变速率，但是HPT方法处理后的大变形样品并没有产生裂纹等破坏。
(2)等通道角挤压法
ECAP方法的工作原理是把样品放人等截面弯通道的模具中加压，使样品通过夹角区域时，受剪切力的作用从而发生强烈塑性变形，将变形后的样品旋转一定角度(0°、90°、l80°)后重复进行几次，以使变形在不同滑移面、滑移方向上发生。经数次变形后便可获得块体纳米材料。通过计算可知ECAP方法使材料在加工过程中获得了极大的变形量，达到了细化晶粒，增加储能的目的。更为重要的是在加工过程中材料形状不发生改变，因而可以重复挤压变形，增加变形量。这在轧制、挤压等常规塑性加工方法中是不能实现的。
（3）反复冷轧法
反复冷轧（repeat cold rolling）可以实现对样品的剧烈塑性变形。由冷轧处理的试样，常常被分成两部分，然后堆在一起，并继续进行冷轧，通常这个过程进行若干次。
为了保证样品能够很好的粘合在一起，通常反复冷轧法轧制时的压力要比普通冷轧大很多，通常要达到几个GPa。模拟的CR变形程度ε可以定义，每次经过冷轧后，样品的厚度都会比初始的样品薄50%。这保证了每次压制之后，样品的厚度都是恒定的。也就是说，每个RCR周期包含了相同的变形量。导致了变形量ε和变形次数N呈线性关系。
ε（N)=
图2 样品从两根旋转轴之间放入，造成样品变薄。
图3 样品经过挤压，变薄50%，然后被剪成两段，并叠在一起组成新的样品，重复以上的过程。
1. 4 大块非晶合金
1.4.1 大块非晶合金的性能
（1)超塑性
由于大块非晶合金中不存在晶体中的滑移，在高温下具有很大的粘滞流动性，可发生显著的塑性变形。利用这个特性，lnoue等人在La65A125Ni30非晶合金的过冷液相区拉伸形变超过15000%，这类非晶合金还可在其过冷液相区像玻璃一样，被吹制成表面非常光泽的非晶合金球，加工成表面光泽的微型齿轮，这是一般超塑性晶态合金所无法实现的。
（2)高强度、高硬度、高耐磨性、高的弹性极限
现有的实验结果表明，块体非晶合金是一个具有多种高的机械性能组合的合金，它同时具有高的抗拉强度、高的屈服强度、高的断裂韧性、高的冲击断裂能、高的疲劳强度。如Mg基非晶合金的抗张强度在室温下高达600MPa，大大超过晶态Mg基合金。一些非晶合金的强度非常高，如Fe基和Co基非晶合金抗拉强度超过4000MPa，为相应的晶态合金的5-10倍。例如，Zr基大块非晶合金的弹性比功为19 MJ/m2，较性能最好的弹簧钢的弹性比功(2.24 MJ/m2)高出8倍以上。块体非晶合金通常还具有较高的耐磨性。用[Fe6Co89(RuCr)5]75(Si20B80)25非晶合金制作的录放磁头，运行1000h时，其磨损量为Sendust磁头的2/3，仅为坡莫合金磁头的1/3。非晶合金具有高的强度，高的硬度，高的弹性极限和较好的断裂韧性。
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