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Zr浓度及热处理对Zr-Cu-AI块体金属玻璃断裂韧性的影响
块体金属玻璃的拉伸、压缩强度很高，大约在 1~5GPa。它没有晶体合金那样的晶界，因而一般具有高的耐蚀性，有望用做高强度机械的结构材料。
在拉伸试验中，块体金属玻璃与氧化物玻璃和陶瓷材料一样，没有明显的届服现象，其平面应变断裂韧性(Kic)特别小。但从Zr基块体金属玻璃的断裂韧性研究中发现，其K1c并不那样小。研究表明，Zr基、Cu基的块体金属玻璃，其Kic达40~ 50MPa'm"，显示出比较大的值，与实用晶体金属相比并不逊色，不过，其值的离散性较大。
最近有文献报道，增加Zr浓度的三元共晶Zr 基块体金属玻璃（Zr50-Cu40-A110），通过在玻璃相变温度（T)略低的温度下热处理，其夏氏冲击值与共晶组成材料相反，显示一个增加值。这一结果预示着较高浓度Zr的块体金属玻璃，会有更大的Kic，而且还可能因热处理减小Kc的离散度。为此，日本宇部工业高等专科大学及东北大学金属材料研究所的研究小组探讨了Zr浓度的增加及热处理对Zr-Cu-Al块体金属玻璃的Kc的影响，并通过试样表面和断裂面的观察研究了它的断裂行为。
在气筑中，对应各组分Zr-Cu-Al块体金属玻璃在T(Zr50为760K，Zr55为688K，Zr60为 671K)温度以下进行90min热处理。测试了不同组成的Zr-Cu-Al块体金属玻璃热处理前后其抗拉强度变化，结果如表1所示。测试结果表明，有无热处理，对各组成块体金属玻璃的R，值无明显表1Zr基块体金属玻璃热处理前后其抗拉强度变化
BMG简称 Zr50 Zr55 Zr60 40S Zr55-h Zr60h
组成
Zr50Cu40A110 Zr55Cu35A110 Zr60Cu30A110 Zr50Cu40A10 Zr55Cu35Al10 Zr60Cu30A110
热处理无无无有有有
R_/MPa 1860 1814 1760 1820 1762 1802
影响。
按ASTME399标准进行断裂韧性试验，测得 Zr-Cu-Al块体金属玻璃的断裂韧性(Kic或K，满足平面应变条件时为Kic，不满足时为K）。
断裂韧性试验的试样板厚与板宽比为1：4，以板厚为2.3mm为基础，部分Zr50采用2.0mm的薄试样。试样表面用2000*砂纸镜面抛光，抛光方向与裂纹扩展方向垂直。
疲劳裂纹的预制采用电气油压伺服式疲劳试验机，应力比为0.1，外加应力强度因子范围△K< 6MPa'mi2，振动频率10Hz。疲劳裂纹的长度是在扫描电镜（SEM)照片上在板厚方向上4等分测定的裂纹长度的平均值。
断裂韧性的试验也采用同一试验机，在载荷速率1MPam/s下进行，裂纹开口位移用卡规测量，试片表面和断裂面用金相显微镜及SEM观察。
断裂韧性的试验结果见表2。从表2可知，热处理和未经热处理的Zr基块体金属玻璃，随着 Zr浓度的增加，Kic和K的平均值增加；热处理后，KIc和K的加和平均值与未经热处理的相比， Zr50减小31%，Zr55减小39%，Zr60减小16%，而且对应各组成的Kic和K。的离散性未因热处理而消解。
表2热处理前后Zr基块体金属玻瑞的断裂韧性的平均值
Zr50
Kic或K
44
/MPa*m" (N=4)
Zr55 112
Zr60 110
(N=4)
(N=4）
Zr50h Zr55h Zr60h
35(N=5)
68
6
(N=4)
(N=4)
断裂后试样表面的SEM照片观察表明，各组成的块体金属玻璃，疲劳裂纹前端有明显的开口位移：未热处理的Zr50约为10μm，Zr55为几微米到300μm，Zr60约为350μm，呈最大值；经热处理后，Zr50-h约为10μm，Zr55-h稍大，约为20~ 30μm，而Zr60-h为30~50μm。可见，Klc或K,越大，开口位移就越大。从照片上还观察到，剪切带