Forskere finder en ny deformationsmekanisme af bulkmetalliske glaskompositter

Bulk metalliske glaskompositter (BMGC'er) indeholdende in-situ dannede β-Ti dendritter er lovende til mange anvendelser. Imidlertid, det er stadig udfordrende effektivt at tune deres mikrostrukturer og mekaniske egenskaber til anvendelse.

For nylig, Assoc. Prof. Zhang Long og Prof. Zhang Haifeng fra Institute of Metal Research (IMR) ved det kinesiske videnskabsakademi og deres samarbejdspartnere fandt ud af, at når in-situ β-Ti har en marginal metastabilitet, BMGC'erne udviser tydelige takkede manerer i stress-strain-kurverne. Dette er meget anderledes end den tidligere rapporterede spændingsadfærd hos BMGC'er, men ligner kompressionsadfærden for monolitiske BMG'er.

Disse resultater blev offentliggjort i Fysiske anmeldelsesbreve den 28. juli.

Enaksede spændingstests viste, at denne BMGC blev brækket i en forskydningstilstand. I mikrostrukturen af ​​de frakturerede prøver, deformationsbånd penetrerede både β-Ti-dendritten og den lokale glasagtige matrix.

TEM-karakterisering viste, at deformationsbåndet med en tykkelse på ~ 10 nm i β-Ti-dendrit hovedsageligt var sammensat af ω-Ti, hvilket tyder på, at β-fasen overføres til ω-fasen under deformation.

Tykkelsen af ​​ω-båndet svarede til tykkelsen af ​​forskydningsbåndene i den glasagtige matrix, indebærer en kontinuerlig overførsel af spændinger mellem forskydningsbåndet og ω-Ti-båndet.

Derfor, den observerede serration-adfærd af BMGC'en under spænding opstod fra denne nye plastiske deformationsmekanisme:den kooperative forskydningsmekanisme, der omfatter et forskydningsbånd i den glasagtige matrix og et ω-Ti-bånd i den metastabile β-Ti-dendrit.

Glidningen af ​​de tre partielle dislokationer på tre på hinanden følgende {112} planer overførte β-fasen til ω-fasen, på grund af den lavere frie energi af ω-fasen sammenlignet med den metastabile β-fase. Derfor, denne kooperative forskydningsmekanisme var stærkt relevant for metastabiliteten af ​​β-fasen.

Den kooperative forskydningshændelse, der omfatter forskydningsbåndet og ω-Ti-båndet, inducerede en forskydningslavine i den lokale region af en enkelt dendrit (med en skala på flere titusvis af mikrometer), men det blev standset af de tilstødende β-Ti-dendritter med forskellige krystallinske orienteringer. Dette skyldes, at der kræves en meget højere stress for at trænge ind i andre forskelligt orienterede β-Ti-dendritter. Gentagelsen af ​​aktivering og standsning af de kooperative forskydningshændelser forårsager savtakket af BMGC'er under spænding.

Opdagelsen af ​​den kooperative forskydning, der omfatter et forskydningsbånd i glasagtig matrix og et ω-bånd i β-Ti-dendrit, beriger ikke kun deformationsmekanismerne for BMGC'er, men giver også det grundlæggende grundlag for at udvikle BMGC'er med høj energifrigivelse med trækplasticitet og shear-fracture mode.