[发明专利]金属玻璃材料塑性变形能力的测试装置

说明书

技术领域

本发明属于金属玻璃材料领域，特别涉及一种金属玻璃材料塑性变形能力的测试装置。

背景技术

自金属玻璃材料诞生以来，研究其塑性变形能力的方法多数是采用单向压缩或单向拉伸。这两种方法只能使金属玻璃产生非常有限的剪切带，因而其塑性变形也非常有限。如在单向拉伸载荷下，金属玻璃一般沿主剪切带发生灾难性破坏，无法获得稳定扩展的剪切带。而单轴压缩载荷下金属玻璃的塑性变形稳定性高于单向拉伸载荷，可以获得一定数量的剪切带，但其对试样要求较为严格，需要保证上下端面的绝对平行，并需要与试验机的加载压头有良好的润滑，否则实验数据较为离散，重复性很差，可信度极低。而且金属玻璃材料的玻璃形成能力都较弱，一般很难满足单向拉伸或压缩所需要的试验尺寸。因此，开发一种既简单方便、又节省试验材料的金属玻璃材料塑性变形能力的测试装置就显得尤为重要和迫切。

在单向拉伸载荷下，金属玻璃产生剪切带的过程可以认为是一种集中性颈缩或失稳，它的失稳条件是最大拉伸伸长应变等于其应变硬化指数。而双向拉伸载荷的失稳条件是最大拉伸伸长应变等于两倍的应变硬化指数。因此，采用双向拉伸的方法，可以有效提高金属玻璃材料的塑性变形稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的不足，利用金属材料冲压时在冲压中心附近产生近似的双向拉伸的原理，提供一种金属玻璃材料塑性变形能力的测试装置。

本发明有一个下模，在下模中有一个上模，上模与下模之间螺纹连接，在上模和下模上均有一个中心孔，在上模与下模的中心孔之间安装有金属玻璃圆片试样，在金属玻璃圆片试样上面有一个硬质合金球，在硬质合金球的上面有一个压杆，利用压杆向硬质合金球施加压力，硬质合金球施压金属玻璃圆片试样，使其产生变形与断裂形貌，从而获得金属玻璃圆片试样的韧脆性。

下模的中心孔直径大于上模的中心孔直径，下模的中心孔直径为上模的中心孔直径的1.5—1.8倍。

本发明的优点在于：

1、该测试装置所需的金属玻璃圆片试样尺寸较小，仅为Ф3×0.2mm，可以满足一般金属玻璃材料塑性变形能力的测试。

2、该测试装置可以在韧性金属玻璃上产生显著的塑性变形，形成稳定扩展的多重剪切带，并控制剪切带的扩展过程。

3、该测试装置可以方便快捷地区分不同金属玻璃材料的韧脆性：在韧性金属玻璃上可以产生显著的塑性变形，形成稳定扩展的多重剪切带和周向剪切裂纹；在低韧性金属玻璃上可以形成稳定扩展的多重剪切带和径向剪切裂纹；在脆性金属玻璃上只产生正断裂纹,而不产生剪切带和剪切裂纹，而且，只需要根据压杆行程的大小，即可判别金属玻璃塑性变形能力的强弱及其韧脆性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是利用本发明测试装置在韧性金属玻璃材料上获得的剪切带和剪切裂纹示意图；

图3是利用本发明测试装置在低韧性金属玻璃材料上获得的剪切带和剪切裂纹示意图；

图4是利用本发明测试装置在脆性金属玻璃材料上获得的正断裂纹示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明有一个下模1，在下模1中有一个上模2，上模2和下模1均采用45号钢制作，上模2与下模1之间螺纹连接，便于安装和取出试样；在上模2和下模1上均有一个中心孔，且下模1的中心孔直径大于上模2的中心孔直径，下模1的中心孔直径为上模2的中心孔直径的1.5—1.8倍；在上模2与下模1的中心孔之间安装有金属玻璃圆片试样3，金属玻璃圆片试样3的直径和厚度可分别为Ф3mm和0.2mm；在金属玻璃圆片试样3上面有一个硬质合金球5，硬质合金球5为YG6硬质合金；在硬质合金球5的上面有一个压杆4，压杆4为T10工具钢，硬质合金球5及压杆4的直径略小于上模2的中心孔直径，以便于在其中移动，利用压杆4向硬质合金球5施加压力，硬质合金球5施压金属玻璃圆片试样3，使金属玻璃圆片试样3产生变形与断裂形貌，从而获得金属玻璃圆片试样3的韧脆性。

具体操作步骤：

1、将下模1安装并固定在万能力学试验机的下夹头上，在下模1底部的中心孔上放置尺寸为Ф3×0.2mm的金属玻璃圆片试样3；

2、把上模2旋合在下模1上，将金属玻璃圆片试样3压紧；

3、把直径为1mm的硬质合金球5放入上模2的中心孔内，与金属玻璃圆片试样3相接触；

4、把压杆4放入上模2的中心孔内，并确保其下端面与硬质合金球5相接触；

5、调节万能力学试验机，使万能力学试验机横梁上压头的下端面与压杆4的上端面接触；