[发明专利]非晶合金表面层的剪切模量和层厚的测量方法及应用

权利要求书

1.一种非晶合金表面层的剪切模量和层厚的测算方法，其特征在于，所述方法包括：测量非晶合金试样的直径和计量长度，通过对所述非晶合金试样进行扭转实验采集扭矩-转角曲线，将所述扭矩-转角曲线转化为表面剪切应力-表面剪切应变曲线，通过所述扭矩-转角曲线和表面剪切应力-表面剪切应变曲线获得所述非晶合金式样表面层的剪切模量和层厚；其中，所述方法包括以下步骤：

(1)测量非晶合金的直径D和计量长度L；

(2)对非晶合金试样进行单轴扭转实验，加载试样至断裂，得到扭矩T-转角曲线；

(3)通过公式(1)用扭矩T计算出表面剪切应力τ_s，用转角计算出表面剪切应变γ_s，把扭矩T-转角曲线转化为表面剪切应力-表面剪切应变曲线；

(4)线性拟合步骤(3)的表面剪切应力-表面剪切应变曲线上初始线弹性段，得出的斜率S₁，为其表面层的剪切模量；

(5)取步骤(3)的表面切剪切应力-表面剪切应变曲线上偏离线性度的初始转折点作为屈服应力τ_SY；

(6)线性拟合步骤(2)扭矩T-转角曲线初始线性段获得线性拟合方程为公式(2)：

(7)线性拟合扭矩T-转角曲线上线性拟合表面屈服后的初始线性段获得方程为公式(3)：

(8)将步骤(5)中的τ_SY，步骤(6)公式(2)中的截距a₁和步骤(7)公式(3)中的截距a₂代入公式(4)，其中R为所述非晶合金试样的半径：

计算出非晶合金的表面层厚度为SR。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非晶合金的形状为圆柱形。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非晶合金具有类液表层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非晶合金具有核-壳复合结构。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扭矩-转角曲线具有明显转折点。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非晶合金试样的直径为10μm-2000μm。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述非晶合金试样的直径为10μm-200μm。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述非晶合金试样的直径为不大于50μm。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加载方式为准静态加载。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)中，所述屈服后的初始线性段为屈服后角度0.1rad对应的线性段。

11.一种非晶合金剪切模量和层厚测算装置，其特征在于，所述装置包括：

控制单元，测量非晶合金试样的直径和计量长度，通过对所述非晶合金试样进行扭转实验采集扭矩-转角曲线；

计算单元，将控制单元采集的所述扭矩-转角曲线转化为表面剪切应力-表面剪切应变曲线，通过所述扭矩-转角曲线和表面剪切应力-表面剪切应变曲线获得所述非晶合金试样表面层的剪切模量和厚度；

其中，计算单元的测算方法包括以下步骤：

(1)测量非晶合金试样的直径D和计量长度L；

(2)对非晶合金试样进行单轴扭转实验，加载试样至断裂，得到扭矩T-转角曲线；

(3)通过公式(1)用扭矩T计算出表面剪切应力τ_s，用转角计算出表面剪切应变γ_s，把扭矩T-转角曲线转化为表面剪切应力-表面剪切应变曲线；

(4)线性拟合步骤(3)的表面剪切应力-表面剪切应变曲线上初始线弹性段，得出的斜率S₁，为其表面层的剪切模量；

(5)取步骤(3)的表面切剪切应力-表面剪切应变曲线上偏离线性度的初始转折点作为屈服应力τ_SY；

(6)线性拟合步骤(2)扭矩T-转角曲线初始线性段获得线性拟合方程为公式(2)：

(7)线性拟合扭矩T-转角曲线上线性拟合表面屈服后的初始线性段获得方程为公式(3)：

(8)将步骤(5)中的τ_SY，步骤(6)公式(2)中的截距a₁和步骤(7)公式(3)中的截距a₂代入公式(4)，其中R为所述非晶合金试样的半径：

计算出非晶合金的表面层厚度为SR。