Wf/金属玻璃复合材料动态及穿甲力学性能研究

研究W1/金属玻璃复合材料的动态力学行为、穿甲力学行为及其影响因素。认识W1/金属玻璃复合材料在动态压缩、高速撞击过程的破坏机理及破坏形式，系统研究W1/金属玻璃复合材料密度、弹体长径经比与穿透深度间的关系，提供该材料在军事领域应用的制备及加工技术、以及动态和穿甲力学参数，交大块金属玻璃复合材料的研究推向实用化。

第一章　概论

1.1　金属玻璃的发展历史

1.2　制备方法

1.3　性能与应用

1.4　块体金属玻璃的室温脆性及其解决途径

1.5　金属玻璃复合材料

第二章　Fe基块体金属玻璃

2.1　Fe基块体金属玻璃的发展

2.2　工业纯原料制备Fe基块体金属玻璃

2.3　Fe60Co8Zr10Mo5W2B15块体金属玻璃的晶化行为

2.4　Fe60Co8Zr10Mo5W2B15块体金属玻璃的力学性能

金属玻璃独特的微观结构使得其具有许多优良的力学性能，然而它所表现出来的宏观脆性严重限制了其在工程结构上的应用。为了增加金属玻璃的韧性，研究者们在金属玻璃中引入晶体相，制备出既具有高强度又具有良好韧性的金属玻璃基复合材料。由于金属玻璃复合材料具有良好的力学性能，因此具有广阔的应用前景。针对目前金属玻璃基复合材料力学行为以及本构模型研究方面的不足，本项目首先通过宏观实验、微观观察以及纳米压痕实验，了解金属玻璃基复合材料的单调拉伸、压缩以及单轴循环变形的特征和变形以及失效机理。然后借助UMAT用户子程序将改进的自由体积模型引入ABAQUS软件，建立了二维和三维的代表性体积单元，模拟了金属玻璃基复合材料在单轴拉伸和压缩载荷作用下的变形过程，讨论了颗粒体积分数、形状、分布规律以及材料参数等微结构参数对复合材料中剪切带的演化以及复合材料韧性的影响。进而基于自由体积模型，引入能够有效反映纳米孔洞形核和汇聚的演化方程，在连续介质热力学框架下构建了一个能够合理描述金属玻璃失效的三维本构模型；最后采用广义Mori-Tanaka（M-T）方法和二次均匀化方法，构建了一个能够合理描述金属玻璃基复合材料变形和局部失效行为的细观本构模型，对金属玻璃基复合材料在单调拉伸和压缩时的应力-应变行为及失效行为进行了合理地描述和预测。项目的研究结果丰富了对块体金属玻璃基复合材料的力学行为的认识，所建立的本构模型可为该类材料构件的设计以数值分析提供理论基础，促进金属玻璃基复合材料在工程结构中的应用，具有重要的理论意义和工程应用价值。 2100433B

金属玻璃作为高技术新型金属材料，越来越受到国内外材料科学与工程领域研究人员的重视，显示出广阔的应用前景。全书共六章，为使读者建立全貌认识，首先“概论”了金属玻璃的概念、制备方法、性能与应用、发展历史与趋势等，进而逐章详尽论述了Fe基块体金属玻璃、Fe基纳米晶软磁合金、铸态内生塑性晶体相/块体金属玻璃复合材料、连续钨丝/块体金属玻璃复合材料、非晶态结构及其计算机模拟。