バルク金属ガラスにおける超高疲労限度・高破壊靱性特性の把握とそのメカニズムの検討

了解大块金属玻璃的超高疲劳极限和高断裂韧性特性并研究其机理

• 批准号: 18029023
• 负责人: 藤田 和孝
• 金额: $ 4.03万
• 依托单位: Ube National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18029023/
• 关键词: バルク金属ガラス; アモルファス; 疲労; 疲労き裂; せん断帯; 破壊靭性; 破壊力学; フラクトグラフィ

CuHfTiやCuZrTiバルク金属ガラス(BMG){それぞれCu_<60>Hf_<25>Ti_<15>,Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>}よりも,ガラス形成能に優れたCuZrAgAl BMG{Cu_<36>Zr_<48>Ag_8Al_8}について,疲労試験を実施した.その結果,疲労限度(σw)は1030MPa,耐久比は0.56を示し,これらはCuZrTiやCuHfTi BMGよりも高い値を示した(CuZrTi;980MPa,0.49,CuHfTi;870MPa,0.41).また,CuZrAgAl BMGを用いて,直径を従来の約0.8mmかち約4mmと大きくした試験片を用いてσwを求めたところ,σwは約43%低い590MPaを示し,寸法効果が見られた.Zr_<50>Cu_<30>Ni_<10>Al_<10>BMGを用いて,陽電子消滅法により応力の繰返しに伴うフリーボリューム(FV)の変化を測定した.BMGの疲労過程では一般にFVが減少し靭性が低下したと見られているが,FVはむしろ増加する傾向を示した.今後,追試を行い確認する必要がある.破壊靭性試験は,未だ平面ひずみ破壊靭性(K_<IC>)が求められていないCu-Zr基BMGにおいて,やはりガラス形成能の高いCuZrAgAl BMGを用いて実施するとともに,ZrCuAl BMGにおいて共晶から亜共晶側に組成を振ったBMG)を用いて実施した.CuZrAgAl BMGのK_<IC>は17MPa・m^(1/2)を示した.共晶組成のZr_<50>Cu_<40>Al_<10>から亜共晶側へ組成を振ったZr_<55>Cu_<35>Al_<10>,Zr_<60>Cu_<30>Al_<10>BMGではK_<IC>は,大幅に上昇する傾向を示すとともに,ばらつきが小さくなり,さらにガラス遷移温度直下での緩和後も低下が少なかった.これはクラスター間のZr-Zr結合が増えることに起因していると考えられる。

对Cuzragal Bmg {Cu <36> Zr_ <48> AG_8AL_8}进行疲劳测试，该测试的玻璃形成能力高于Cuhfti和Cuzrti大量金属玻璃（BMG）结果，疲劳极限（σW）为1030MPa，耐用性比为0.56，其值高于Cuzrti和Cuhfti BMG（Cuzrti; 980MPA，0.49，0.49，Cuhfti; cuhfti; 870MPA; 870MPA，0.41）。同样，使用BMG，使用直径约为0.8 mm或约4 mm的样品确定σW，σW低约43％，并且观察到尺寸效应。 Zr_ <50> Cu_ <30> Ni_ <10> Al_ <10> BMG用于测量自由体积（FV）的变化，因为使用正电子歼灭方法重复应力。通常认为，在BMG的疲劳过程中，FV降低，韧性降低，但FV倾向于增加。有必要通过检索测试来确认这一点。使用Cu-Zragal BMG进行了断裂韧性测试，该Cu-Zragal BMG具有较高的玻璃形成能力和Zrcual。在BMG中，该组合物从Eutectic到BMG中的高压侧变化。 Cuzragal BMG的K_ <ic>显示17mpa·m^（1/2）。在zr_ <50> cu_ <40> al_ <10>中，该组合物与zr_ <50> cu_ <40> al_ <10>和zr_ <60> cu_ <60> cu_ <30> al_ <10> al_ <10> bmg，k_ <ic>倾向于显着升高，变化较小，在放松后的变化很小，玻璃的变化很小。这被认为是由于簇之间的ZR-ZR键增加。

项目成果

Zr-Cu-Alバルク金属ガラスの破壊靭性に及ぼすZr濃度および熱処理の影響

Zr浓度和热处理对Zr-Cu-Al块体金属玻璃断裂韧性的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本金属学会誌 71
• 作者: 向井 敏司;横山 嘉彦;シン アロク;井上 明久;Kazutaka Fujita;吉田展之;吉田展之
• 通讯作者: 吉田展之

Effects of loading rates, notch root radius and specimen thickness on fracture toughness in bulk metallic glasses

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2006.08.328
• 发表时间: 2007-05
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: K. Fujita;A. Okamoto;N. Nishiyama;Y. Yokoyama;H. Kimura;A. Inoue

EFFECT OF COMPOSITION AND HEAT TREATMENT ON FRACTURE TOUGHNESS IN ZR-CU-AL BULK METALLIC GLASS

成分和热处理对ZR-Cu-Al块体金属玻璃断裂韧性的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 藤田和孝;橋本哲郎;張 偉;西山信行;馬 朝利;木村久道;井上明久;横山嘉彦;徳永仁夫;藤田和孝;松尾大輔;坂本有卯機;城田明典;Kazutaka Fujita
• 通讯作者: Kazutaka Fujita

Fatigue Strength in Co- and Fe-based High Strength Bulk Metallic Classes

钴基和铁基高强度散装金属类别的疲劳强度

• 发表时间: 2007
• 作者: 藤田和孝;橋本哲郎;張 偉;西山信行;馬 朝利;木村久道;井上明久;横山嘉彦;徳永仁夫;藤田和孝;松尾大輔;坂本有卯機;城田明典;Kazutaka Fujita;藤田和孝;吉田展之;徳永仁夫;Kazutaka Fujita
• 通讯作者: Kazutaka Fujita

亜共晶組成Zr基BMGの引張・圧縮破壊挙動

亚共晶成分 Zr 基 BMG 的拉伸和压缩断裂行为

• 发表时间: 2008
• 作者: 藤田和孝;橋本哲郎;張 偉;西山信行;馬 朝利;木村久道;井上明久;横山嘉彦;徳永仁夫;藤田和孝;松尾大輔;坂本有卯機;城田明典
• 通讯作者: 城田明典