基于努氏硬度表征大块金属玻璃的力学性能

• 作者: 刘明 郑强 高诚辉
• 来源期刊: 固体力学学报
• 关键词: 大块金属玻璃 努氏硬度 压痕尺寸效应 杨氏弹性模量 屈服强度 缺口韧性
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Research Papers
• 页码范围: 376-392
• 页数: 17页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2021.002

摘要

采用多种载荷对14种大块金属玻璃进行努氏硬度测试,结果表明努氏硬度随载荷的增加而降低,最后趋于稳定,即材料受到正压痕尺寸效应的影响,并利用Meyer定律、弹塑性变形模型、Hays-Kendall模型和比例试样阻力模型对这种现象进行了解释,因此在压痕表面未产生裂纹时应采用较大载荷下趋于稳定的硬度值对杨氏弹性模量E和屈服强度σy进行分析.对于大多数实验材料,Marshall模型和Conway模型计算的弹性模量偏大.Marshall模型中的拟合参数α随着短对角线弹性恢复后的长度与长对角线的比值b'/d的增大而线性减小,Conw-ay模型中的修正系数β随着压痕短对角线恢复前与恢复后长度比值的平方(b'/b)2线性增加;对这两种模型进行修正时,α和β可分别用b'/d与(b'/b)2线性表示.材料的努氏硬度和杨氏弹性模量成正比,比例系数为0.0445.分别利用Tabor、Lockett、Yu、Marsh、Johnson和Vandeperre模型计算屈服强度时,除Johnson模型的计算值接近实际值外,其它模型的计算结果偏小,修正努氏硬度HK与名义硬度H之间的比例关系能够使不同的模型计算出正确的屈服强度.当大块金属玻璃的努氏硬度小于6 Gpa、玻璃态转变温度Tg小于800 K时,缺口韧性KQ随着努氏硬度或玻璃态转变温度线性增加.