本發明公開了一種金屬玻璃的性能預測方法，屬于金屬材料性能預測技術領域。該方法主要包括四大部分：通過給定金屬玻璃成分計算得到彈性常數，通過彈性常數計算得到玻璃形成能力和力學性能，基于此建立的定量聯系編寫可視化MATLAB程序，在程序中輸入具體成分即可得到性能或輸入元素即可得到各種性能最優的成分配比。利用本發明可以快速準確預測金屬玻璃的性能，并根據所需性能做出合理的選材依據，節省了大量實驗時間和費用。基于此發明能夠設計出大體積、高強度、高韌性的金屬玻璃成分，對金屬玻璃材料設計和應用有借鑒意義。

技術領域

本發明涉及金屬材料性能預測技術領域，具體涉及一種金屬玻璃的性能預測方法。

背景技術

金屬玻璃具有高強度、高韌性、高彈性比功等優異的力學性能，在工程結構領域具有廣泛的應用前景。作為結構材料，意味著金屬玻璃不僅能夠做出大塊體積，而且需要設計不同成分、強度和韌性匹配的性能以滿足不同應用條件。傳統的金屬玻璃制備方法是基于相圖的合金冶煉和測試性能，耗材貴且開發周期長，因此尋找一種能夠高效預測和設計金屬玻璃性能的方法對基礎理論以及材料研發設計都具有重要的意義。

由于缺少微觀上長程有序的結構，使得金屬玻璃展現出高強度高硬度的特性；同時也因其原子尺度上隨機的無序結構，使得傳統的從結構到性能的材料設計方法無法應用于金屬玻璃。而金屬玻璃作為一種宏觀上均勻的材料，其彈性常數不僅簡單易測，而且能夠衡量其多種性能，以往的研究中已經證實了彈性常數與強度、韌性、玻璃轉變、粘性等有著密不可分的聯系[Wang W.H.,The elastic properties,elastic models and elasticperspectives of metallic glasses[J],Progress in Materials Science,2012,57(3):487-656.]。但這些理論一方面只是彈性常數與某種性能的定性聯系，缺少定量化的關聯；另一方面是沒有將適用于金屬玻璃的斷裂準則、玻璃形成能力判據等聯系起來，在準確性上有所缺失。因此，在金屬玻璃的性能設計方面，很難根據金屬玻璃的成分準確預測性能，并做出選材優化。

發明內容

本發明目的在于提供一種金屬玻璃的性能預測方法，該方法能夠直接根據給定成分快速高效地預測玻璃形成能力、強度、韌性以及斷裂方式，并且根據成分元素就能夠給出最優強度、韌性以及玻璃形成能力的具體成分配比，避免了繁瑣的實驗，降低了時間成本和金錢成本。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種金屬玻璃的性能預測方法，該方法包括如下步驟：

(1)利用公式(1)應力混合模型得到金屬玻璃的剪切模量計算值G_cal，利用公式(2)應力混合模型得到金屬玻璃的體彈性模量計算值K_cal：

公式(1)和(2)中，是合金中每種元素的摩爾體積，fⁱ是每種元素的原子百分比，Gⁱ是每種元素的剪切模量，Kⁱ是每種元素的體彈性模量，表示合金的平均摩爾體積，

(2)根據公式(3)和公式(4)，并利用步驟(1)得到的剪切模量計算值G_cal和體彈性模量計算值K_cal計算金屬玻璃真實的剪切模量G和體彈性模量K；

公式(3)和(4)中：m＝0.5184，n＝0.4137；

(3)根據公式(5)和公式(6)，并利用步驟(2)得到的剪切模量G和體彈性模量K計算金屬玻璃真實的楊氏模量E和泊松比ν；