Skræddersyet hærdning af bulk metallisk glas induceret af 2-D gradientforyngelse

Et team på Tohoku University har perfektioneret en ny varmebehandlingsteknik med hurtig opvarmning og asymmetriske køleprocesser i metallisk glas. Denne teknik gjorde det muligt for holdet at fremkalde en gradient af lokal glasagtig struktur, medfører en tilsyneladende arbejdshærdende adfærd.

Arbejdshærdning er den proces, hvorved et materiale styrkes via plastisk deformation og observeres generelt ikke i metalliske glas på grund af deres iboende tilfældige struktur.

Selvom bulk metalliske glas (BMG'er) har tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres høje styrke, bred elastikgrænse og fremragende termoplasticitet, en stor ulempe med hensyn til deres mekaniske egenskaber har været mangel på duktilitet på grund af en iboende blødgøring ved stuetemperatur.

Dr. Wookha Ryu, Adjunkt Rui Yamada og professor Junji Saida fra Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS) har nu med succes produceret unikke Zr ₆₀ Cu ₃₀ Al ₁₀ bulk metallisk glas med en 2-D gradient foryngelse tilstand, hvilket fører til en fremragende duktilitet og skræddersyet hærdning af en monolitisk BMG ved stuetemperatur.

"Vi har udviklet en ny strukturstyringsteknik med asymmetrisk kryogen varmebehandling og produceret en unik glasagtig struktur med 2-D gradientforyngelsestilstanden. BMG'en udviser en skræddersyet hærdningsadfærd gennem hele det samlede plastiske deformationsstadium samt en fremragende duktilitet i rummet temperatur, " sagde professor Saida.

Den lokale koncentration af frit volumen relateret til foryngelsestilstanden styrer forskydningsbåndets vinkel og den maksimale effektive forskydningsspænding. Derfor, udbredelse af forskydningsbånd er forbudt, og dannelsen af ​​et komplet forskydningsplan, der krydser hele prøven, er blokeret. Dannelsen af ​​plastisk belastning er ledsaget af en stigning i den kritiske forskydningsspænding, hvilket resulterer i en bæredygtig tilsyneladende hærdning.

Holdet undersøgte en skræddersyet hærdningsmekanisme og etablerede en eksperimentel forbindelse mellem gradienten af ​​foryngelsestilstanden og mekaniske egenskaber i Zr-baseret metallisk glas.