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《JMST》蘭司、劉瑛等工作：中程有序結(jié)構(gòu)賦予大塊金屬玻璃拉伸強(qiáng)韌性

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2023-05-15  瀏覽次數(shù)：3441
揭示大塊金屬玻璃（Bulk metallic glass，BMG）變形過程中結(jié)構(gòu)-性能關(guān)聯(lián)將有利于開發(fā)具有優(yōu)異強(qiáng)韌性的大塊金屬玻璃。由于大塊金屬玻璃的宏觀室溫拉伸塑性十分有限，對其在拉伸階段的結(jié)構(gòu)演變原位研究極難開展。包套壓縮法是使用金屬套筒緊密包裹大塊金屬玻璃進(jìn)行幾何約束預(yù)變形方法。在三維約束應(yīng)力作用下，包套壓縮過程剪切應(yīng)力低于剪切帶產(chǎn)生的臨界應(yīng)力，可以有效避免應(yīng)變局域化。包套壓縮大塊金屬玻璃（Canning-compressed BMG，簡稱CC-BMG）可能具有獨特的短程（Short-range order, SRO）和中程有序（Medium-range order，MRO）結(jié)構(gòu)，從而提高大塊金屬玻璃的拉伸強(qiáng)度和塑性。原位研究包套壓縮金屬玻璃拉伸階段變形的結(jié)構(gòu)演化過程，將有助于揭示并加深理解大塊金屬玻璃的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，為開發(fā)具有優(yōu)異強(qiáng)韌性的大塊金屬玻璃提供新的思路。

南京理工大學(xué)蘭司、劉瑛等通過原位同步輻射高能X射線衍射揭示了包套壓縮制備的Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5（VIT-105）大塊金屬玻璃在拉伸變形過程中的原子尺度結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。相關(guān)研究成果以“Medium-range order endows a bulk metallic glass with enhanced tensile ductility”為題在Journal of Materials Science & Technology上發(fā)表。

研究人員使用原位同步輻射高能X射線衍射等手段研究了包套壓縮制備的大塊金屬玻璃（包套壓縮金屬玻璃）的結(jié)構(gòu)演化，發(fā)現(xiàn)其相比鑄態(tài)金屬玻璃具有更高的強(qiáng)度和更好的拉伸塑性，其塑性變形分為兩個階段，中程序結(jié)構(gòu)更為靈活且呈現(xiàn)較強(qiáng)各向異性響應(yīng)。實驗結(jié)果還表明，包套壓縮金屬玻璃的變形過程中，中程序結(jié)構(gòu)響應(yīng)較顯著，而短程序結(jié)構(gòu)變化相對較小，中程序的2原子和3原子團(tuán)簇連接模式在不同變形階段之間會發(fā)生競爭。上述研究或為提升大塊金屬玻璃的室溫拉伸塑性問題提供線索。


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