Foryngende metallisk glas for at forhindre brud

Et team af forskere fra det kinesiske videnskabsakademi og University of Cambridge har fundet en måde at forynge metallisk glas for at forhindre det i at gå i stykker. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen skitserer deres proces og foreslåede anvendelser for det foryngede metalliske glas.

Metalliske glas er metaller, der har en indre struktur, der ligner glas - i stedet for en krystalstruktur, de er ikke-periodiske. De er lavet ved at opvarme legeringer til deres smeltepunkt og derefter afkøle dem på måder, der forhindrer krystallisation. Materialeforskere er interesserede i dem, fordi de har usædvanlige mekaniske egenskaber såsom enestående styrke. Men de har også en stor svaghed - under ekstrem stress, de kan blive bløde under deformation, fører til katastrofal fiasko. I modsætning, med normale metaller, spænding resulterer i hærdning, når der opstår plastisk deformation, forhindrer hele strukturen i at gå fra hinanden. I denne nye indsats, forskerne har udviklet en måde at få metallisk glas til at opføre sig på samme måde.

I deres arbejde, forskerne demonstrerede, at deformation under triaksial kompression kunne forynge metalliske glasprøver nok til at tillade deformationshærdning på en måde, som ikke var blevet observeret i en metallisk tilstand før. Ved at gøre sådan, de opdagede, at med belastningshærdning, forskydningsbånd på prøveoverfladen kunne forhindres. De fandt også ud af, at efter foryngelse, den første glorie skiftede tilbage mod en højere spredningsvektorstørrelse efter deformation. Og de fandt ud af, at de indledende hærdningshastigheder fra prøven var meget højere end for krystallinske legeringer, hvilket viste, at den mekanisme, de brugte, var meget effektiv.

Forskerne bemærkede, at den arbejdshærdning, der blev observeret i prøven, blev muliggjort af prolifererende defekter, der forhindrede glidning under deformation. De bemærkede endvidere, at til bulk-metallisk glasapplikationer, arbejdshærdning er baseret på reduktioner i energi, i modsætning til de energistigninger, der ses i krystallinske metaller - en forskel, der fremhæver nyheden ved den mekanisme, de brugte til at strækhærde deres metalliske glasprøve.

Test af processen viste, at de metalliske glasprøver var stabile ved stuetemperaturer, og prøverne havde effektiv strækhærdning, hvilket øgede muligheden for kommercielle anvendelser.

© 2020 Science X Network