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《ACTA MATER》王冬朋等工作：具有拉伸塑性的分層微納米結(jié)構(gòu)Zr基金屬玻璃

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2025-01-15  瀏覽次數(shù)：2861
與傳統(tǒng)晶態(tài)合金不同，金屬玻璃的無(wú)序結(jié)構(gòu)賦予了其諸多獨(dú)特性質(zhì)。然而，室溫拉伸塑性的缺失問(wèn)題，嚴(yán)重制約了金屬玻璃在高性能結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，在理解金屬玻璃的塑性變形機(jī)制和增強(qiáng)其拉伸塑性方面取得了許多創(chuàng)新成果和顯著進(jìn)展，但多數(shù)研究?jī)H在單一納米或微米尺度下調(diào)節(jié)金屬玻璃的結(jié)構(gòu)，對(duì)微米級(jí)和納米級(jí)異質(zhì)結(jié)構(gòu)如何影響室溫下金屬玻璃拉伸塑性變形的研究尚少。基于此，來(lái)自江蘇科技大學(xué)材料學(xué)院的王冬朋等開(kāi)發(fā)了分層微納米結(jié)構(gòu)鋯基金屬玻璃，并研究了它們的拉伸性能。該項(xiàng)工作擴(kuò)大了對(duì)結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的理解，并為提高金屬玻璃的拉伸塑性提供理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果以“Hierarchical micro-nanostructured Zr-based metallic glass with tensile plasticity”為題在Acta Materialia上發(fā)表。

研究人員首先對(duì)鋯基金屬玻璃實(shí)施冷熱循環(huán)處理，成功在納米尺度上實(shí)現(xiàn)了更高程度的結(jié)構(gòu)非均勻性。隨后運(yùn)用高頻振動(dòng)處理手段，在微米尺度上制備出低彈性模量微區(qū)陣列。經(jīng)過(guò)上述處理后的具有微納分級(jí)非均勻結(jié)構(gòu)的鋯基金屬玻璃，展現(xiàn)出0.68%的室溫拉伸塑性。通過(guò)有限元計(jì)算和分子動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，該塑性變形機(jī)制是由于納米尺度上流變單元的激活，以及微米尺度下復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)分布引發(fā)的剪切帶阻擋所致。上述研究結(jié)果可以拓展對(duì)金屬玻璃微觀結(jié)構(gòu)非均勻性的認(rèn)識(shí)，為提高金屬玻璃拉伸塑性提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和切實(shí)可行的研究路線。

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