《JMST》蘭司、劉瑛等工作:中程有序結構賦予大塊金屬玻璃拉伸強韌性
發布日期:2023-05-15 瀏覽次數:
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揭示大塊金屬玻璃(Bulk metallic glass,BMG)變形過程中結構-性能關聯將有利于開發具有優異強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構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行幾何約束預變形方法。在三維約束應力作用下,包套壓縮過程剪切應力低于剪切帶產生的臨界應力,可以有效避免應變局域化。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)結構,從而提高大塊金屬玻璃的拉伸強度和塑性。原位研究包套壓縮金屬玻璃拉伸階段變形的結構演化過程,將有助于揭示并加深理解大塊金屬玻璃的結構-性能關系,為開發具有優異強韌性的大塊金屬玻璃提供新的思路。
南京理工大學蘭司、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構演變規律。相關研究成果以“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)的結構演化,發現其相比鑄態金屬玻璃具有更高的強度和更好的拉伸塑性,其塑性變形分為兩個階段,中程序結構更為靈活且呈現較強各向異性響應。實驗結果還表明,包套壓縮金屬玻璃的變形過程中,中程序結構響應較顯著,而短程序結構變化相對較小,中程序的2原子和3原子團簇連接模式在不同變形階段之間會發生競爭。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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