首页，斗牛娱乐挂机doi:10. 3772/ j. issn. 1002-0470. 2017. 03. 012金属玻璃切削加载的形变屈服准则与实验验证 ①张 艳 ② ∗ 王咏萱 ∗ 赵 岩 ③ ∗ 王加春 ∗ 卢金平 ∗ 霍德鸿 ∗∗( ∗ 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004)( ∗∗ 纽卡斯尔大学机械与系统工程学院 纽卡斯尔 英国 NE7 7QH)摘 要 以金属玻璃切削过程中的屈服形变为研究对象,引入源于岩土领域的 M-C 屈服准则来解决传统 Treaca 准则及 Mises 准则不能反映金属玻璃的应力敏感性问题。 另外鉴于金属玻璃的温度敏感特性以及切削加工时较高的切削温升,将经过温度修正的改...

　　doi:10. 3772/ j. issn. 1002-0470. 2017. 03. 012金属玻璃切削加载的形变屈服准则与实验验证 ①张 艳 ② 王咏萱 赵 岩 ③ 王加春 卢金平 霍德鸿 ( 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004)( 纽卡斯尔大学机械与系统工程学院 纽卡斯尔 英国 NE7 7QH)摘 要 以金属玻璃切削过程中的屈服形变为研究对象,引入源于岩土领域的 M-C 屈服准则来解决传统 Treaca 准则及 Mises 准则不能反映金属玻璃的应力敏感性问题。 另外鉴于金属玻璃的温度敏感特性以及切削加工时较高的切削温升,将经过温度修正的改进型M-C 屈服准则应用于金属玻璃的切削模型之中。 切削力实验表明,基于传统屈服准则、不含温度项的 M-C 屈服准则以及经过温度修正的 M-C 屈服准则所建立的切削力模型中,后者的解析解与切削力实测值相比误差最小(平均误差 8. 92%),说明经过温度修正的 M-C屈服准则可以较好地反映金属玻璃切削加载的切削力及材料形变过程,为后续金属玻璃切削机理的深入研究奠定了理论基础。关键词 金属玻璃, 屈服形变, 屈服准则, 切削力, 温度修正0 引 言金属玻璃作为一种新型工程材料因具有优良的力学、物理和化学性能而在航空航天等领域具有重要的应用前景。 金属玻璃又称非晶态合金,是采用现代快速凝固冶金技术合成的一类兼有一般金属和玻璃特性的新型合金材料。 因其组织结构呈长程无序、短程有序态,且不存在晶界、位错等缺陷而拥有独特的力学、物理和化学性能 [1-5] 。 以 Zr-基块体金属玻璃为例,它具有高拉伸断裂强度(1900MPa)、高断裂韧性(53 MPa m 1/2 )、高弹性应变(2%)、低热传导率(4 W/ mK)[6] 以及良好的耐腐蚀性、耐磨性、软磁性和储氢性能等 [7] 。 随着冶金技术的不断发展,近十几年来金属玻璃的制备技术取得了突破性进展,大块金属玻璃的出现使其工程应用成为可能。一些块体金属玻璃已经在精密机械零件、装甲武器部件、高端体育用品等领域开始应用 [8,9] 。 而生产这些零部件需要相应的加工方法,目前人们已经尝试采用热塑性成型、焊接拼合、飞秒激光、电火花加工以及切削加工等技术来获得高表面质量的金属玻璃制品 [10-14] 。 在理论研究方面,人们对金属玻璃从微观结构和宏观实验两个角度进行了探索。 材料领域的学者发现金属玻璃虽是一种各向同性材料,但宏观塑性差,在拉-压实验中表现出明显的“拉-压不对称”现象 [15,16] 。 机械领域的学者对其进行车削实验时也发现了一些独特的现象,比如金属玻璃具有很高的硬度,但其主切削力却是相同条件下切削不锈钢时的一半,高速切削时会产生火花现象。 另外与其它合金材料相比,金属玻璃虽然硬度高强度大,但切削加工时更容易获得高精度的表面质量 [17] 。机械切削加工相对于材料学中的拉-压实验而言是一种更为复杂的大变形、高应变速率的形变加载过程。 实际上,切削也是一种非常好的研究材料 5 8 2 高技术通讯 2017 年 第27 卷 第3 期:285 ~293 ①②③国家自然科学基金(51675468),河北省自然科学基金(E2012203055/ E2016203462)和河北省高等学校科学技术研究(ZD2015023,QN2016121)资助项目。女,1977 年生,博士,副教授;研究方向:亚稳非晶材料的切削形变机理;E-mail: zhangyan@ ysu. edu. cn通讯作者,E-mail: ysuzhao@ ysu. edu. cn(收稿日期:2016-10-11)万方数据