文 献 综 述
魏致远
（南京理工大学 材料科学与工程学院，江苏 南京210094）
摘要：块体非晶合金材料由于同时具有玻璃和传统的金属合金的性质，而备受人们的青睐。块体非晶合金的高强度、高硬度、高韧性等一系列优异力学性能，使其具有广阔的应用前景[1-3]。通过剧烈塑性变形向块体非晶合金内部引入大量剪切带，是由块体非晶直接制备纳米结构非晶的有效手段。但是，由于长程有序，短程无序的特殊结构，使得非晶合金在具有这些优良性能的同时，也使得其塑性变形能力较差，在工程应用上会产生应力集中而造成材料的突然断裂，使之在工程应用中受到极大的限制。因此，对非晶合金塑性变形的研究显得尤为重要。近年来，经过科学家们不懈的努力，人们对非晶合金塑性变形机制有了一定的了解，其中主要有分形理论[4] 自由体积模型[5]剪切带模型[6]。
关键词：剪切带 塑性变形 分形 非晶合金 纳米结构非晶合金
0引言
不同于晶态合金中存在位错、晶界等晶体缺陷，非晶合金的室温变形高度集中在纳米尺度的剪切带内，局域剪切带的软化和扩展最终导致非晶材料的失稳断裂。因此，剪切带的形成和扩展机理是研究非晶合金和提升其性能的关键。同时，也可以利用直接引入大量剪切带，来直接制备纳米非晶材料。
1非晶合金剪切带的研究背景及问题
非晶合金剪切带的厚度非常小（一般为10-100nm），单一研究比较困难[7]，近年来，通过纳米压痕、放射性示踪、X射线衍射、扫描电镜等一系列实验方法发现，使得人们对于非晶合金的剪切带的形成及参数有了一定的认识。非晶合金塑性变形形成剪切带的过程被看作是一系列剪切转变区（STZ）的激活和协同重排，剪切带内部结构相对周围母体发生巨大变化，剪切带的形成和扩展也往往伴随着粘滑运动、绝热升温、纳米晶化等新奇物理现象。剪切带的存在对于非晶合金的有着重要的影响，块体非晶合金在应力作用下的本质是结构无序化的过程，实验表明，在这种无序化的过程中，系统会产生应变诱导的软化[8]，有直接证据表明，发生非均匀变形后的合金密度减少1%-2%[9]。一般认为，剪切带引起的体积膨胀是由于剪切带附近的自由体积增多。目前，对于剪切带特征的研究有用分形学说来进行解释的。2009年，美国橡树岭国家实验室的X.-L. Wang研究组基于大量非晶合金的中子和X射线衍射数据分析，发现这些基本原子团簇的堆积至少在中程序尺度上满足一种自相似的分形行为：最近邻峰与原子平均体积遵循某种幂率关系，其幂率指数为0.433左右，而通常晶态合金的指数为0.333。他们进一步分析发现，非晶合金中原子团簇分形堆积的分形维度是2.31.
2非晶合金塑性变形的研究进展
