中科院金屬所李毅Acta Mater.:ZrCuNiAl塊體金屬玻璃的韌性斷裂
【引言】
大塊金屬玻璃(BMGs)表現出非常脆的行為,無拉伸塑性。與其晶體金屬對應物不同,其變形通常由位錯運動驅動,剪切帶是主要的塑性變形模式。BMGs的斷口相對平整,類似於結晶金屬的解理脆性失效。可以想像,如果能夠抑制或完全消除BMGs變形模式的剪切特性,金屬玻璃可以通過完全不同的形式變形,預示著BMGs延性性質的表現。有實驗表明,當樣品尺寸與剪切帶的厚度相當時,剪切帶可以被有效地抑制,樣品具有良好的拉伸塑性、高強度和韌性斷裂。然而,只有樣品尺寸達到納米尺寸時才觀察到這些。室溫下大塊樣品的均勻變形和韌性斷裂很少報導。
【成果簡介】
近日,中科院金屬所的李毅研究員(通訊作者)團隊在Acta Mater.上發表了一篇名為「Ductile fracture in notched bulk metallic glasses」的文章,研究人員通過抑制剪切帶,發現Zr基BMGs在拉伸時發生金屬狀韌性斷裂。在沒有剪切帶的情況下,空穴/孔洞成核,隨後孔洞長大和聯合主導了初始塑性失效過程,使得BMGs能夠出現深凹坑和杯錐狀的韌性斷裂基本特徵。這種韌性斷裂只發生在非晶態合金中,不在完全結晶的相應物中。這些研究結果揭示了BMGs隱藏的韌性行為,提供了通過去除剪切帶增強BMGs延展性的方法。
【圖文導讀】
圖1 深切口金屬玻璃拉伸試樣示意圖
(a)拉伸試樣示意圖,切口區域的應力狀態可以通過調節d和(或)h來改變
(b)切口尺寸為d/h = 6的典型切口Zr基BMG試樣
圖2 Zr基BMGs試樣的應力應變曲線
(a)室溫下未切口樣品和具有各種切口尺寸的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10BMG試樣的應力應變曲線。
(b)斷裂強度和拉伸塑性作為d/h的函數。
圖3 切口BMG試樣在拉伸試驗前後的顯微組織結構
(a-e)拉伸之前
(f-t)拉伸之後
圖4 不同狀態下Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10樣品的結構和形貌
(a)鑄態、退火和全結晶Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10樣品的XRD圖
(b)TEM圖像和退火樣品的選區電子衍射
圖5 切口BMG拉伸塑性變形示意圖
(a-d)變形期間空穴/孔洞形成、生長和聯合的示意圖,導致杯錐形態
(e-g)拉伸試驗後的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10BMG的相應形態
圖6 歸一化平均應力和歸一化距離的函數關係
(a)切口和未切口樣本最小橫截面平面內的歸一化平均應力和歸一化距離、缺口尺寸的函數
(b)切口尺寸為d/h = 6的缺口試樣最小橫截面平面內的σrr、σθθ、σzz、σm和σeff和歸一化距離的函數
【小結】
金屬玻璃經常沿剪切帶表現出「玻璃狀」的脆性失效行為。在這項工作中,研究人員將這一觀點推翻,並得出無剪切帶BMGs的「金屬狀」韌性斷裂結論。
測試谷合作入駐聯繫方式
材料人
※Science:Bi/SiC—高溫量子自旋霍爾材料的有望候選者
※Nano lett.:石墨烯薄膜的外延生長及帶結構
※江雷院士Nature子刊最新綜述:超潤濕系統
※利用摺疊石墨烯實現的可調熱阻器
※Adv.Mater.:儲能用導電碳化氮
TAG:材料人 |
※Mater.Sci.Eng.A:T-250馬氏體鋼激光焊接高強韌性接頭的工藝設計
※Adv.Mater:3D列印高剛性&韌性多核殼架構網格
※LOL:面對暴擊流的AD小丑,AP小丑:這個韌性鞋立功了
※曹格女兒Grace姐姐學習練瑜伽,柔韌性好,有模有樣!
※郭艾倫上跑男秀柔韌性,謊稱自己身高1米82,攔腰抱住baby撕名牌
※新加坡研究人員改革SLM方法以增強金屬3D列印部件的延展性及韌性
※研究員開發出增強金屬3D列印部件延展性和韌性的創新SLM方法
※國盛證券:經濟韌性依舊 預計全年GDP增速6.6%左右
※CNBC對話孫潔:攜程客戶韌性更強出境游先關注旅行安全
※Hero韌性十足誕生奇蹟刺痛時隔兩年再秀韓信,偽裝全程打醬油
※於澤:中國經濟有韌性,實現6%-6.5%目標沒有問題
※專訪影譜科技研發中心吉長江 理解行業讓AI更具「韌性」
※《魔獸世界》死騎職業調整 PVP裝韌性大幅調低
※華泰宏觀點評7月PMI:工業數據仍較具韌性 信用債迎左側交易拐點
※搞笑GIF趣圖:新來的學妹韌性真好,這零件都不是原裝的吧!
※專家:貿易摩擦,中國用「韌性」應對「任性」美國
※科技消費:彈性與韌性
※CBA最具韌性的球隊!賽季第4次進加時 強硬拿下12連勝
※韓國科學家開發的新技術:研製新型超韌性攜帶型鍵盤
※LOL韌性究竟可以有多高?老版刀妹算什麼,他99%韌性橫著走