|
尺寸对材料的力学性能起着不可思议的作用。小尺寸通常伴随着高强度和大屈服应变。准晶和准晶近似物随着尺寸的减小呈现脆性-延性转变。尺寸效应可以推广到非晶态材料，如金属玻璃。金属玻璃在微观长度尺度上的抗压强度高于体积同类材。晶体和准晶体塑性变形主要受晶体缺陷的作用，即位错介导的变形和孪生变形是晶体材料中普遍存在的变形机制。金属玻璃中独特的近程有序和中程有序的非均质结构表明，金属玻璃中的变形行为不同于晶体和准晶体材料。剪切带起源于剪切转变区的萌生和渗透，在理解金属玻璃中与尺寸效应相关的变形中起着关键作用。原位和非原位压缩试验是研究金属玻璃剪切带行为的常用方法。在微观尺度上的原位压缩可以直接了解剪切带动力学，使研究剪切带与锯齿流之间的关系成为可能。宏观尺度上，剪切带成核是不均匀的。在微米尺度上，特别是在接近屈服强度固有长度的1 μm左右，剪切带机制仍有待进一步研究。金属玻璃的理论强度与剪切带成核和扩展有关。在这种情况下，剪切带动力学可以表征剪切带的成核和扩展。基于对金属玻璃微米级强度的实验测量，从剪切带动力学的角度提出了一种通用的理论弹性强度判据。这一通用准则使得预测微尺度金属玻璃的极限上限弹性强度成为可能，为金属玻璃的微电子机械系统等微尺度应用提供指导。这一通用判据也有助于探索剪切带形核行为，加深了对金属玻璃小尺度变形机理的理解。 基于此，上海大学王刚教授团队选择Ni62Nb38和Cu50Zr50金属玻璃作为模型材料，由于这两种金属玻璃在弹性模量和屈服强度等力学行为上存在差异，因此在微观尺度上研究了它们的塑性屈服和剪切带动力学行为，讨论了硬区和软区对剪切带动力学的影响。相关论文以题为“Micro-scaled plastic yielding and shear-banding
dynamics in metallic glasses”发表在Journal of Materials Science & Technology上。 论文链接： https://www./science/article/pii/S1005030223001500
图1微柱的形貌和显微结构。
图2 微柱的变形过程。
图3微柱原位压缩后的表面形态。
图4微柱的压缩应力-应变曲线。 综上所述，作者在原位和非原位压缩的基础上，研究了小尺度的剪切带行为。提出了金属玻璃的理论屈服强度，可用于强度预测和微尺度下剪切带形核行为的估计。微尺度下剪切带形核的抑制导致剪切带延迟。剪切带的延迟形成导致了较大的弹性应变，有助于较高的屈服强度。同时，试样尺寸对金属玻璃的弹性模量影响不明显。当剪切带速度大于压头施加速度时，塑性变形过程中出现锯齿形，反之亦然。多层膜的界面使剪切带动力学更加复杂，本文研究结果为理解剪切带行为提供了新的视角。（文：Keep real） *感谢论文作者团队对本文的大力支持 |
|
|
