2.4　大塊非晶合金的力學(xué)性能

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的金屬玻璃合金體系主要有Pd、Zr、Mg、Cu、Ni、Fe、Co、Ti、Re等，Al基合金系盡管在很早就獲得非晶條帶，但是到現(xiàn)在還沒有突破毫米尺度，通過各種合金系中所報(bào)道的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以總結(jié)出金屬玻璃合金的以下性能特征。

高斷裂強(qiáng)度，這是玻璃合金最為顯著的力學(xué)性能特征。幾乎每個(gè)合金系的玻璃態(tài)的最高性能都達(dá)到了同合金晶態(tài)材料的數(shù)倍。

高硬度，Inoue曾經(jīng)將金屬玻璃的斷裂強(qiáng)度、彈性模量和顯微硬度這三個(gè)性能指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析總結(jié)［18］，發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度和高硬度成線性正比關(guān)系，在晶態(tài)合金中，高強(qiáng)度與高硬度也是對(duì)應(yīng)的，從這一點(diǎn)來說玻璃合金的性能與晶體合金的性能變化規(guī)律也有相似之處。

高彈性應(yīng)變和高彈性極限，不論哪個(gè)合金系，壓縮變形過程中彈性部分的應(yīng)變值，大都在2％以上。這在晶態(tài)中是很難實(shí)現(xiàn)的。金屬玻璃的彈性極限接近理想彈性極限。金屬玻璃的這種高彈性的真正根源在于它的結(jié)構(gòu)無序性，即不能像晶態(tài)材料那樣通過位錯(cuò)的滑移，很快使材料達(dá)到了屈服。金屬玻璃的這種高彈性應(yīng)變和與高彈性極限相結(jié)合，使之具有極高的彈性比功。

高斷裂韌性，Coner和Rosakis等最早對(duì)vit1合金的斷裂韌性（KIC）進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果為57MPa·m1/2左右，之后，隨著合金成分的不斷優(yōu)化，玻璃合金的斷裂韌性又進(jìn)一步提高。

低楊氏模量，楊氏模量是表征材料彈性性質(zhì)的一個(gè)重要物理量，從圖2-4中可以看出，大塊非晶合金的楊氏模量由于成分的不同而有較大差別［18］。總的來說，Mg基、La基非晶合金的楊氏模量與Mg合金的楊氏模量相近，Pd基、Zr基非晶合金的楊氏模量與Al合金的楊氏模量相近，F(xiàn)e基非晶合金的楊氏模量高于Ti合金并接近于鋼鐵材料的楊氏模量。

圖2-4　非晶態(tài)合金和晶態(tài)合金力學(xué)性能的比較［18］

在過冷液相區(qū)內(nèi)的超塑性變形行為。除了表中顯示的玻璃合金的力學(xué)性能特征之外，金屬玻璃合金還具有下列獨(dú)特的超塑性變形行為：金屬玻璃在高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，存在一個(gè)過冷液相區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，合金表現(xiàn)出很高的黏性流動(dòng)，呈現(xiàn)出超塑性變形特征。