《金屬玻璃的中程有序及其與力學性能關係的研究》是依託浙江大學，由王曉東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬玻璃的中程有序及其與力學性能關係的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：王曉東
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著對金屬玻璃材料研究的不斷深入，金屬玻璃在中程範圍內的團簇結構及其與力學性能的關聯性倍受關注。中程範圍內團簇結構的差異可能直接關係到金屬玻璃材料的韌脆轉變，切變轉變區的形成和演變，以及最終剪下帶的形成等。近期我們在金屬玻璃原位拉伸實驗時發現，基於同步輻射的X射線衍射技術能夠很好的表征金屬玻璃材料的力學行為。並且隨著外加應力的增加，在中程範圍內出現局域應變的分布不均勻。這種局域應變的不均勻性基本和該範圍內自由體積的分布相對應。本項目將進一步藉助先進的同步輻射技術、高分辨技術，結合反蒙特卡羅（RMC）擬合和Voronoi分形方法研究不同金屬玻璃體系在中程範圍內的結構差異，探索大塊金屬玻璃韌脆轉變在原子堆垛層面的結構特徵變化，嘗試建立團簇特徵參數與金屬玻璃材料塑性之間的內在關係。本項目研究將進一步加深人們對金屬玻璃材料原子結構，韌脆轉變機理的認識，推進新型大塑性金屬玻璃材料的研製。
結題摘要
本項目採用同步輻射技術結合分子動力學MD 以及reverse Monte Carlo(RMC)研究了CuZr基金屬玻璃的原子結構，開發出Zr46Cu30.14Ag8.36Al8Be7.5大塊金屬玻璃，銅模鑄造尺寸達到73毫米。採用原位高能XRD衍射研究了Cu46Zr46Al8大塊金屬玻璃在加熱拉伸和Zr46.5Cu45Al7Ti1.5金屬玻璃在彎曲過程中，原子結構的演變。結果表明塑性變形導致了自由體積以及納米孔洞的產生。建立團簇有序參數（G6），用於描述在中程式範圍內，金屬玻璃中團簇在應力作用下取向排列的有序程度。發現金屬玻璃的塑性變形可以看成是通過團簇的隨機運動來實現的。金屬玻璃樣品在彎曲時表現出拉壓不對稱性，主要來源於不同原子對對外加應力回響的不一致。在NiNb非晶薄膜樣品中觀察到尺寸效應，在50納米厚的小尺寸樣品中觀察到彈性極限達到6.6%。採用1024個原子的超大晶胞運用ab initio密度泛函模擬，發現2%以後的彈性應變，主要表現為粘彈性，可以歸功於變形時產生的亞原子尺度空隙的增多。在La基金屬玻璃中觀察到明顯的β結構弛豫，而且β結構弛豫與低於Tg溫度的退火密切相關。隨著退火時間的延長，低於Tg的放熱事件逐漸消失，β結構弛豫並不消失，而是變得更加獨立於α結構弛豫。對不同時間退火的樣品進行納米壓痕實驗，發現剪下轉變區的大小隨退火時間的延長而增大，顯示出塑性增強的趨勢。
