《JMST》兰司、刘瑛等工作：中程有序结构赋予大块金属玻璃拉伸强韧性

发布日期：2023-05-15 浏览次数：3297

揭示大块金属玻璃（Bulk metallic glass，BMG）变形过程中结构-性能关联将有利于开发具有优异强韧性的大块金属玻璃。由于大块金属玻璃的宏观室温拉伸塑性十分有限，对其在拉伸阶段的结构演变原位研究极难开展。包套压缩法是使用金属套筒紧密包裹大块金属玻璃进行几何约束预变形方法。在三维约束应力作用下，包套压缩过程剪切应力低于剪切带产生的临界应力，可以有效避免应变局域化。包套压缩大块金属玻璃（Canning-compressed BMG，简称CC-BMG）可能具有独特的短程（Short-range order, SRO）和中程有序（Medium-range order，MRO）结构，从而提高大块金属玻璃的拉伸强度和塑性。原位研究包套压缩金属玻璃拉伸阶段变形的结构演化过程，将有助于揭示并加深理解大块金属玻璃的结构-性能关系，为开发具有优异强韧性的大块金属玻璃提供新的思路。

南京理工大学兰司、刘瑛等通过原位同步辐射高能X射线衍射揭示了包套压缩制备的Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5（VIT-105）大块金属玻璃在拉伸变形过程中的原子尺度结构演变规律。相关研究成果以“Medium-range order endows a bulk metallic glass with enhanced tensile ductility”为题在Journal of Materials Science & Technology上发表。

研究人员使用原位同步辐射高能X射线衍射等手段研究了包套压缩制备的大块金属玻璃（包套压缩金属玻璃）的结构演化，发现其相比铸态金属玻璃具有更高的强度和更好的拉伸塑性，其塑性变形分为两个阶段，中程序结构更为灵活且呈现较强各向异性响应。实验结果还表明，包套压缩金属玻璃的变形过程中，中程序结构响应较显著，而短程序结构变化相对较小，中程序的2原子和3原子团簇连接模式在不同变形阶段之间会发生竞争。上述研究或为提升大块金属玻璃的室温拉伸塑性问题提供线索。

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