高強度大塑性納米玻璃的變形與破壞機理研究

《高強度大塑性納米玻璃的變形與破壞機理研究》是依託西安交通大學，由沙振東擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高強度大塑性納米玻璃的變形與破壞機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：沙振東
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

金屬玻璃具有高強度等優異性能，從而受到廣泛關注。然而，在室溫拉伸載荷作用下，金屬玻璃沿著單一剪下帶發生斷裂，幾乎沒有巨觀塑性，這成為其作為結構材料套用的瓶頸。近十年來，金屬玻璃領域的研究重心是如何改善其塑性。最近研究表明，在金屬玻璃中引入納米量級的“晶界”（納米玻璃），可誘發更多的剪下帶，從而大大地提高了金屬玻璃的塑性。這使納米玻璃這一新穎材料受到世界的矚目。但是，晶界的引入雖然可以改善塑性，但卻同時也弱化了材料的強度。為了達到雙贏的目的，即在提高其塑性的同時，最大限度地保持其高強度的特性,本項目擬採用大規模分子動力學手段，深入研究納米玻璃的變形與破壞機理，並進一步構築新型的多層次多結構多組分的納米玻璃，以得到高強度大塑性的納米玻璃。為解決困擾金屬玻璃多年的難題提供新途徑，並為製備和開發高性能、多功能的新構型材料奠定基礎。

結題摘要

強度和韌性的權衡一直是材料科學中一個長期存在的問題。在本項目中，我們採用分子動力學方法，系統地研究了具有雙粒徑大小分布的納米玻璃結構的拉伸變形及破壞機制。結果表明，可以通過控制納米玻璃中的雙粒徑大小分布來調控納米玻璃的力學性能，為納米玻璃體系同時具有高強度和高韌性提供了一種系統的設計方法。此外，我們開展拉伸載荷下的分子動力學模擬，評價了金屬玻璃/納米玻璃多層複合材料的力學性能。主要關注納米玻璃層厚度、層間距以及載荷方向對多層複合材料的強度和失效的影響。該工作表明，由金屬玻璃層及厚度合適的納米玻璃層組成的多層結構能夠在保持結構穩定的同時又具有大的塑性變形。這些結果將激發新的高強度超塑性金屬玻璃複合材料的發展，拓寬金屬玻璃的潛在工程套用。