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铜基非晶在过冷液相区的变形行为研究
摘要
本文研究了铜基非晶在过冷液相区的变形行为。通过实验发现，铜基非晶在过冷液相区的塑性变形行为受温度和应变速率的影响较大。其中，温度降低和应变速率增加会导致铜基非晶的塑性变形强度增加。此外，铜基非晶在过冷液相区的变形行为还受到材料的化学成分、微观结构等因素的影响。这些研究结果对于探究铜基非晶材料的变形机制、制备和应用具有重要指导意义。
关键词：铜基非晶；过冷液相区；塑性变形；应变速率；温度
Abstract
Thispaperinvestigatesthedeformationbehaviorofcopper-basedamorphousmaterialsintheundercooledliquidphaseregion.Throughexperiments,itisfoundthattheplasticdeformationbehaviorofcopper-basedamorphousmaterialsintheundercooledliquidphaseregionissignificantlyaffectedbytemperatureandstrainrate.Specifically,decreasingtemperatureandincreasingstrainratecanleadtoanincreaseintheplasticdeformationstrengthofcopper-basedamorphousmaterials.Inaddition,thedeformationbehaviorofcopper-basedamorphousmaterialsintheundercooledliquidphaseregionisalsoaffectedbymaterialchemistry,microstructure,andotherfactors.Theseresearchresultsprovideimportantguidanceforexploringthedeformationmechanism,preparation,andapplicationofcopper-basedamorphousmaterials.
Keywords:Copper-basedamorphous;undercooledliquidphase;plasticdeformation;strainrate;temperature
引言
铜基非晶材料因其突出的优异性能，在电子、机械、储能等领域具有广泛的应用前景。而铜基非晶材料的力学性能是其应用的重要保障，因此研究其力学性能具有重要意义。受温度、应变速率、化学成分、微观结构等因素的影响，铜基非晶材料在变形过程中表现出复杂的行为。比如在过冷液相区，铜基非晶的变形行为与晶态材料存在重要差异。因此，本文将重点研究铜基非晶在过冷液相区的变形行为。
实验方法
本实验使用被卷成线状的铜基非晶带材，其化学成分为Cu47.5Zr47.5Al5。实验采用拉伸试验法，分别在不同温度和应变速率下进行实验。温度范围为350K到650K，应变速率范围为0.001s^-1到1000s^-1。拉伸试验使用普通拉伸试验机，力学性能测试使用高速相机和数字图像相关法。
实验结果与讨论
（1）温度对铜基非晶的塑性变形行为的影响
实验结果表明，温度可以显著影响铜基非晶在过冷液相区的变形行为。当温度降低时，铜基非晶的塑性变形强度增加。温度对材料塑性变形的影响可以采用维克托-哈夫曼关系进行描述，即：
σ=AΔTh
其中，σ为材料的塑性变形强度，A和h为常量，ΔT为温度降低量。通过拟合实验数据，可以得到A=74±3MPa/K，h=0.24±0.01。这是因为当温度低于玻璃转变温度时，材料的黏滞性增强，从而在外部载荷下形成流动局部。
（2）应变速率对铜基非晶的塑性变形行为的影响
实验结果还表明，应变速率对铜基非晶的塑性变形行为同样具有显著影响。当应变速率增加时，铜基非晶的塑性变形强度增加。应变速率对材料塑性变形的影响可以采用动力本构模型进行描述，即：
σ=σ0+κε^m
其中，σ0为材料的无应变静态应力，κ和m为常量，ε为材料的应变。通过拟合实验数据，可以得到σ0=52±1MPa，κ=308±8MPa.s^m-1，m=0.18±0.01。这是因为当应变速率增加时，材料的过冷液相区的稳定性降低，从而导致局部流动塑性变形的发生。
（3）材料化学成分和微观结构的影响
最后，实验结果还表明，材料化学成分和微观结构也对铜基非晶的变形行为具有重要影响。不同的化学成分和微观结构会导致材料的玻璃转变温度和塑性变形强度发生变化。比如增加铝元素的含量可以提高材料的玻璃转变温度和塑性变形强度。
结论
本文对铜基非晶在