一种金属玻璃的性能预测方法技术

本发明专利技术公开了一种金属玻璃的性能预测方法，属于金属材料性能预测技术领域。该方法主要包括四大部分：通过给定金属玻璃成分计算得到弹性常数，通过弹性常数计算得到玻璃形成能力和力学性能，基于此建立的定量联系编写可视化MATLAB程序，在程序中输入具体成分即可得到性能或输入元素即可得到各种性能最优的成分配比。利用本发明专利技术可以快速准确预测金属玻璃的性能，并根据所需性能做出合理的选材依据，节省了大量实验时间和费用。基于此发明专利技术能够设计出大体积、高强度、高韧性的金属玻璃成分，对金属玻璃材料设计和应用有借鉴意义。

A Method for Predicting the Properties of Metal Glass

【技术实现步骤摘要】
一种金属玻璃的性能预测方法
本专利技术涉及金属材料性能预测
，具体涉及一种金属玻璃的性能预测方法。
技术介绍
金属玻璃具有高强度、高韧性、高弹性比功等优异的力学性能，在工程结构领域具有广泛的应用前景。作为结构材料，意味着金属玻璃不仅能够做出大块体积，而且需要设计不同成分、强度和韧性匹配的性能以满足不同应用条件。传统的金属玻璃制备方法是基于相图的合金冶炼和测试性能，耗材贵且开发周期长，因此寻找一种能够高效预测和设计金属玻璃性能的方法对基础理论以及材料研发设计都具有重要的意义。由于缺少微观上长程有序的结构，使得金属玻璃展现出高强度高硬度的特性；同时也因其原子尺度上随机的无序结构，使得传统的从结构到性能的材料设计方法无法应用于金属玻璃。而金属玻璃作为一种宏观上均匀的材料，其弹性常数不仅简单易测，而且能够衡量其多种性能，以往的研究中已经证实了弹性常数与强度、韧性、玻璃转变、粘性等有着密不可分的联系[WangW.H.,Theelasticproperties,elasticmodelsandelasticperspectivesofmetallicglasses[J],Progressi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属玻璃的性能预测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)利用公式(1)应力混合模型得到金属玻璃的剪切模量计算值Gcal，利用公式(2)应力混合模型得到金属玻璃的体弹性模量计算值Kcal：

【技术特征摘要】
1.一种金属玻璃的性能预测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)利用公式(1)应力混合模型得到金属玻璃的剪切模量计算值Gcal，利用公式(2)应力混合模型得到金属玻璃的体弹性模量计算值Kcal：公式(1)和(2)中，是合金中每种元素的摩尔体积，fi是每种元素的原子百分比，Gi是每种元素的剪切模量，Ki是每种元素的体弹性模量，表示合金的平均摩尔体积，(2)根据公式(3)和公式(4)，并利用步骤(1)得到的剪切模量计算值Gcal和体弹性模量计算值Kcal计算金属玻璃真实的剪切模量G和体弹性模量K；公式(3)和(4)中：m＝0.5184，n＝0.4137；(3)根据公式(5)和公式(6)，并利用步骤(2)得到的剪切模量G和体弹性模量K计算金属玻璃真实的杨氏模量E和泊松比ν；(4)利用步骤(3)得到的弹性常数并根据公式(7)-公式(9)计算金属玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx和液相温度Tl：Tg＝2.5E+211(7)；Tx＝2.68K+450(8)；Tl＝EVm/116R(9)；公式(9)中R＝8.314J/(mol·K)；公式(7)-(9)中弹性常数的单位均为GPa，得到的三个特征温度Tg、Tx和Tl的温度单位为开尔文；(5)公式(10)为玻璃形成能力判据，将公式(7)-(9)代入公式(10)计算出玻璃形成能力γ；公式(10)中，γ值越大表示该金属玻璃形成能力越好；(6)利用公式(7)-(9)，同时根据公式(11)-(13)计算临界剪切强度τ0、临界正断强度σ0和断裂因子α；τ0＝GγC(11)；α＝2(1-2v)/(1+v)(12)；公式(11)中，γC＝2.67％；(7)将公式(11)-(13)代入公式(14)所示的椭圆断裂准则中，并进一步得到拉伸强度σT、拉伸断裂角度θT、压缩强度σC和压缩断裂角度θC的计算公式；其中：压缩强度σC和压缩断裂角度θC按照公式(15)和公式(16)计算；当ν≥0.27466时，按照公式(17)和公式(18)计算拉伸强度σT和拉伸断裂角度θT；当ν≤0.27466时，按照公式(19)和公式(20)计算拉伸强度σT和拉伸断裂角度θT；公式(14)中，受拉应力时β＝1，受压应力时β...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲峰，吴少杰，刘增乾，屈瑞涛，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21