非晶合金的強度理論摘要：非晶合金的力學性能是目前非晶材料領域最受關注的性能，因為非晶合金尤其是塊體非晶合金具有獨特的力學性能如超高強度和斷裂韌性、高硬度、低彈性模量、獨特的形變和斷裂行為等。塊體非晶合金是迄今為止發(fā)現的最強、最硬、最軟和最韌的金屬結構材料。本文主要介紹非晶合金的強度、塑性（脆性）等非晶合金最顯著、最有特點的力學性能及相關的研究進展。1.非晶合金的強度和硬度提高材料的強度是材料領域永恒的課題，因為人們對高強度材料的追求是無止境的。另一方面，強度的物理機制一直是重要而基礎的物理問題。對強度物理本質的理解也是認知凝聚態(tài)物質本質的關鍵性鑰匙。JFrenkel[1]首先從理論上給出強度的物理機制，并估算出理想晶體的強度。他假設晶體的原子被囚禁在周期勢井φ(γ)=φ0sin2(πγ/4γ0)中，固體斷裂對應于使這些原子克服勢壘（即所有鍵斷開）所需要的最小的力τc:τc=φ0(γ)|γ=γc。這樣得到晶體固體的理想強度（或極限強度），τc=2Gγc/π≈G/10。他的工作不僅首次給出晶體固體強度的物理本質的圖像，最終還導致位錯等缺陷概念的提出和發(fā)現，意義重大。對非晶固體強度和高彈性極限的物理本質的認識，我們并不清楚非晶甚至最簡單的以原子為組成單元的非晶合金的高強度的本質。[2]大塊非晶合金為研究非晶物質強度和形變提供了理想體系。實驗發(fā)現非晶合金的強度和模量具有線性關聯[12]：τc/G≈0.036<<1/10（τc是切變強度），可以看出其強度仍然遠小于理想強度。實驗還發(fā)現非晶合金的強度取決于其彈性模量以及凍結在非晶合金中的構型(configuration)。最近提出的流變單元的概念可以解釋非晶合金強度的結構原因：非晶強度主要取決于其鍵合強度（用模量表征）和類液體的流變單元（類似缺陷）的軟化作用，可近似表示成：展率達20%)；隨后，Wang[11]在2007年研制出Zr61.88Cu18.00Ni10.12Al10非晶合金，它在室溫條件下同時具有超高塑性，延展率達160%。最新的研究表明：采用非晶/強化相/納米晶復合的形式,將進一步提高材料的力學性能。中國科學院汪衛(wèi)華[12]等在研究摻雜(碳)對Zr基(Zr-Ti-Cu-Ni-Be)非晶合金熱穩(wěn)定性和硬度等性能的影響時發(fā)現，當摻入超過一定量的碳時，將在非晶基體上出現分布均勻的多晶顆粒；加入適量的碳不但可以提高大塊非晶合金的強度，而且在退火時還可導致非晶合金的晶化，在具有多晶顆粒的非晶基底上再形成納米晶，從而進一步提高合金的強度。最近日本科學家高木誠[13]等通過在熔煉Zr55Al10Ni5Cu30合金時加入過量的Zr和石墨，制成含有10%ZrC顆粒的Zr基非晶復合材料,再對該復合材料進行不同溫度退火處理。隨著退火溫度的增加，界面上的晶粒尺寸增加至100nm左右時基本穩(wěn)定,基體中則主要是20～40nm的微細晶粒,材料的硬度隨著晶化相體積分數的增加而進一步提高。3總結由于非晶合金特殊的結構導致了其與晶體材料在性能上有很大的差異。相比晶體材料非晶合金具有高強度，高硬度，低彈性模量以及優(yōu)異的耐磨性和耐腐蝕性能。但由于非晶合金的室溫塑性變形能力