[发明专利]一种Pd基非晶合金内部剪切带显现和自修复的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Pd基非晶合金内部剪切带显现和自修复的方法，属于非晶合金剪切带的技术领域。

背景技术

块体非晶合金的塑性变形主要是由剪切带叠加产生的，剪切带的数量及密度决定了块体非晶合金塑性变形的大小，对剪切带的研究一直是块体非晶合金领域的一个重要方面。由于非晶合金的结构特征是在长程无序结构中存在有短程序、中程序等多尺度微结构，因此非晶合金跟晶态合金一样也存在着成分决定结构，结构又决定性能的内在联系。也就是说，非晶合金成分的变化引起了结构的改变，这种改变引起的变形行为的变化主要反映在剪切带的特征上，反过来剪切带所表现出的宏观特征也反映了非晶合金在成分或结构上的变化，甚至说可以作为表征非晶合金变形行为的一个“指纹”。研究非晶合金的微区结构与剪切带的特征将会为我们揭示非晶合金的变形机制有着重要的理论价值和现实意义。目前对剪切带特征的认知还很缺乏，主要是通过观察试样表面剪切带数量的多少和密度的大小来定性分析其对非晶合金塑性变形的影响。试样表面的剪切带是非晶合金在变形过程中由于相对滑移产生的台阶，观察相对容易，而对试样内部剪切带的特征由于样品制备的苛刻性，目前还没有比较简单易行的实验方法对其进行观察。

 自修复材料的概念由美国军方在20世纪80年代中期首先提出，材料一旦产生缺陷，材料本身具有自我恢复的能力称为自修复。也就是说，当材料产生划痕、裂纹和腐蚀后也能像割伤的皮肤、断裂的骨骼一样随着时间自动愈合，因此自修复技术对于提高材料的安全性和可靠性有着深远意义。自修复材料已经成为国内外研究热点之一。非晶态合金由于具有不同于晶体材料的特殊原子排列结构，表现出传统金属材料无法实现的高强度、高硬度、高弹性极限和高耐蚀性能等优点，显示了在各种领域中的巨大应用前景。虽然具有上述优异性能，但非晶合金屈服后很多直接脆性断裂，有些则产生少量塑性变形后发生断裂。研究表明非晶合金的断裂过程是通过高度局域化的剪切带扩展实现的，目前所发现的大多数块体非晶合金，往往只有一个或少数几个高度局域化的剪切带，这些剪切带在应力作用下沿着剪切方向迅速扩展而发生断裂，导致块体非晶合金在非限制几何条件下的塑性变形通常很小，约0～2%。由此可见，如果阻止非晶合金断裂继续发生，就必须抑制剪切带扩展，有效减缓剪切带扩展的一种可能途径就是设法使剪切带得到修复，通过修复使剪切带内部的微观结构及性能与基体材料的接近或一致。因此，非晶合金在变形过程中产生的剪切带能否被修复是急需解决的关键问题。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种简单易行的Pd基非晶合金内部剪切带显现和自修复的方法。

Pd基非晶合金内部剪切带显现方法，步骤：1）选取塑性变形范围为1%~20%、尺寸为直径1mm~70mm块体Pd基非晶合金试样；

2）将Pd基非晶合金试样压缩变形；

3）将Pd基非晶合金试样沿纵向剖开，并对剖开面进行抛光；

4）用王水对抛光后的剖开面腐蚀，王水中浓盐酸与浓硝酸按照3:1的比例配制。

通过上述步骤后，Pd基非晶合金内部剪切带的形貌可以通过金相显微镜和扫描电镜进行观察。

Pd基非晶合金内部剪切带自修复方法，步骤： 1）选取塑性变形范围为1%~20%、尺寸为直径1mm~70mm块体Pd基非晶合金试样；

2）将Pd基非晶合金试样压缩变形，置入气氛保护炉；

3）以5K/min~40K/min的升温速度加热至低于热处理温度50K时，再以5K/min~20K/min的升温速度加热至热处理温度，其中，最佳热处理温度的范围为620K~660K；

4）热处理试样随炉保温5min~60min。

通过上述步骤后，可以通过金相显微镜和扫描电镜观察取出的Pd基非晶合金内部剪切带的自修复情况。

本方法发明提供了一种Pd基非晶合金内部剪切带显现和自修复的方法，将本发明作为一个整体，可以运用Pd基非晶合金内部剪切带显现方法对Pd基非晶合金内部剪切带自修复后的情况进行观察剪切带的自修复情况。

 本方法发明的显著技术效果在于：

(1)为Pd基非晶合金内部剪切带的显现提供了一种简单易行的方法，用该方法显现的剪切带形貌清晰完整，剪切带厚度为几毫米，为研究非晶合金的变形机理提供条件。（2）为Pd基非晶合金在变形过程中产生的剪切带提供了一种效果明显的自修复方法，通过该方法可以使非晶合金内部的剪切带得到充分地自修复，大大降低了材料使用过程中断裂的危险。