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中国科学: 物理学 力学 天文学 2012 年 第42 卷 第6 期: 551–559 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica SCIENCE CHINA PRESS 非晶合金专题 非晶合金塑脆断裂转变的控制参数 陈艳, 戴兰宏* 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室, 北京 100190 *联系人, E-mail: lhdai@ 收稿日期: 2012-03-19; 接受日期: 2012-04-18; 网络出版日期: 2012-05-15 国家自然科学基金(批准号:、国家自然科学基金委员会- 中国工程物理研究院联合基金(批准号: 、国家重点基础研究发展计划(编号: 2009CB724401, 2012CB937500)资助项目 摘要 材料的塑脆断裂转变及机理一直以来都是材料和力学领域的研究热点. 近百年来, 针对晶体材 料的塑脆行为, 相继发展了一系列弹、塑性的起裂临界判据及塑脆表征参数. 非晶合金作为近年来涌现 的一类新型结构材料, 因具有优异的力学性能, 在国防、空天等领域显示出广阔的应用前景. 然而, 该材 料变形局部化剪切带导致的室温低塑性极大地限制了其工程应用. 因此, 弄清非晶合金的塑脆断裂行为 及转变条件显得尤为迫切. 在传统理论的基础上, 结合非晶合金固有的特性, 目前已发展了塑脆转变的 单参数和双参数控制理论. 本文将对这些理论进行简要的回顾, 进一步揭示这些控制参数的相互关联及 非晶合金塑脆转变的实质. 关键词 塑脆转变, 拉压强度差异, 非晶合金, 断裂, 剪切带 PACS: 61.43.Dq, 61.43.Bn, 62.20.Fe, 81.05.Kf doi: 10.1360/132012-296 材料的失效起始于不可恢复的变形. 它包括从 件下极易发生非均匀的塑性变形, 形成纳米尺度的 屈服到断裂的整个过程, 通常可以分为塑性失效和 剪切带[17,18]. 一条或几条主要剪切带的快速扩展导 脆性失效两类[1]. 在塑性失效中, 材料断裂前将伴随 致材料破坏, 表现低塑性, 从而极大的抑制了非晶合 一定的塑性流动. 而对于脆性失效, 材料一旦屈服将 金作为结构材料的应用. 因此, 弄清非晶合金的塑脆 [19–21] 迅速断裂, 几乎不发生塑性形变. 材料的塑脆行为依 转变条件及机理显得尤为迫切 . 赖于材料的固有性质, 及温度、应力状态、应变率等 材料的变形行为与其内部原子结构及原子间相 外在条件. 一直以来, 材料的塑脆转变都是材料和力 互作用密切相关. 晶体材料的塑脆行为可以通过位 学领域关注的重要课题. 非晶合金作为一类新型材 错滑移机制来很好理解. 研究者们将晶体材料的塑 [2–7] 料, 具有优越的力学物理性能和广泛的应用前景 . 脆性质刻画为裂尖剪应力和拉伸应力的竞争, 或裂 [8–16] 其潜在的应用与