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金属玻璃（MGs）以其独特的无序原子排列展现出卓越的力学、化学和物理特性，因此在航空航天工业、消费电子、生物医学植入物及设备、体育用品等诸多领域具有广阔的应用前景。然而，高度局域化的剪切带所引发的脆性问题，在一定程度上限制了其更广泛的应用。为了克服这一技术瓶颈，研究者们发现通过引入第二相或多相材料，能有效阻止剪切带的传播，进而显著提升MGs的塑性。由此，研究者们成功开发出金属玻璃复合材料（MGC）。这种新材料不仅继承了金属玻璃的优异性能，还通过多相复合的方式进一步提升了其综合性能，尤其是在改善塑性方面取得了显著突破。 近日，重庆大学谭军教授、昆明理工大学李才巨教授，以及奥地利科学院Baran Sarac博士和Jürgen Eckert院士，在知名学术期刊Composites Part B上发表了一篇题为“Room-temperature plasticity of metallic glass composites: A review”的综述论文。
该综述旨在全面梳理和阐述提高金属玻璃复合材料（MGC）塑性的各种方法和机制的最新进展。这篇综述论文主要分为两大板块。第一部分深入剖析了玻璃相、准晶体相和晶相（包括微纳析出相、树枝晶、B2相、陶瓷相）等原位第二相在不同尺度上对MGC塑性的具体影响。通过详尽的数据分析和案例研究，揭示了这些第二相如何与金属玻璃基体的剪切带相互作用，从而改善其塑性；还详细讨论分析了影响原位MGC塑性的关键因素。第二部分则聚焦于外加第二相在MGC塑性提升中的多样化应用。论文详细探讨了颗粒、纤维、互穿相以及层状结构（如纳米层状结构、涂层）等多种增强方式对MGC塑性的影响机制和关键影响因素。这些增强方式不仅丰富了MGC的制备手段，也为实现高塑性MGC提供了更多可能性。此外，详尽评述与对比了系列MGC的优势与不足，为实际应用中的材料选择提供更为精确和科学的依据。该综述还深刻剖析了在室温条件下追求高塑性MGC所面临的挑战，并展望了未来的发展方向。为金属玻璃复合材料领域的研究者提供了宝贵的参考和启示。 图文导读 
图 1.MGCs中的典型增强相。 
图 2. 在 1600 MPa下预压 30 min的 Zr48Cu36Al8Ag8 BMG 的 HRTEM 图像，显示了剪切带与纳米晶体之间的相互作用。1-5# 的白色点状椭圆为 ∼2-5 nm 的纳米晶体。1-4# 纳米晶体对应的 FFT 显示在底部，晶体的衍射点在 FFT 中用箭头表示。黑色虚线表示实际的剪切带传播路径，红色实线表示没有纳米晶体情况下的剪切带传播路径。
图 3.存在自由体积时的延性窗口与纳米晶间距的关系。 
图 4.BMGCs变形行为与枝晶尺寸的关系示意图。
图 5.CuZrAl BMGC 体系中拉伸塑性随晶体相分数的变化以及与渗流模型的比较。
图 6.Wp/BMGC 在压缩试验下的应力集中以及剪切带形成和演变示意图：（a）无载荷；（b）初始载荷；（c）较高载荷下的应力集中、剪切带形成和变形。 
图 7.(a) BMGC 的 ΓSB 和 ΓSP 随添加的TiNi纤维体积分数变化的示意图。(b) 复合材料剪切-劈裂转变的临界纤维体积分数 Vc 随应变速率变化；(c) 在不同应变速率下，复合材料剪切带内耗散的临界能量ΓSB 和复合材料劈裂的临界能量ΓSP 随纤维体积分数 Vf 变化。 
图 8.(a) 纳米层压板的两种相互竞争的支配机制示意图，即局部剪切和多重剪切带相互作用。(b) 金属非晶/晶体纳米层状复合材料的变形机制与金属层厚度的函数关系。A：厚度为 La 的固有韧性金属非晶层（如 ZrCu）；B：软性纯金属层（如 Cu）。
图 9.Cu涂层诱导的塑性变形区（裂纹缓冲区）的形成示意图。提高室温塑性一直是金属玻璃作为先进结构材料应用中亟待解决的关键问题。该综述系统总结了一系列增强金属玻璃塑性的方法。总的来说，通过在原子尺度（LLR区域，短/中程序）、纳米尺度（双玻璃，原位纳米晶/准晶体）和微米尺度（原位陶瓷，原位B2相，原位树枝晶，原位颗粒，纤维和渗透相）引入异质微结构设计，以及采用特殊的结构设计（梯度结构，人工缺陷和涂层等），可以影响剪切带（SB）的形核、传播、增值并促进SB相互作用。需要注意的是，通过合理调控MGC中第二相的类型、尺寸、分布和体积分数，大部分第二相能够有效地阻碍SB的传播和微裂纹的延伸，并促进多个SB的形成，从而提高塑性。 原始文献： Q. Dong, J. Tan, C. Li, B. Sarac, J. Eckert, Room-temperature plasticity of metallic glass composites: A review, Composites Part B: Engineering 280 (2024) 111453. 原文链接： https:///10.1016/j.compositesb.2024.111453 作者介绍
| 董权 博士生；于2017年和2020年在昆明理工大学分别获学士和硕士学位；2020年9月至今在重庆大学攻读材料学博士学位。主要从事非晶合金及涂层、轻质高熵合金、镁合金开发等研究工作；担任《Crystals》期刊客座编辑、重庆大千汇鼎智能科技研究院有限公司科研技术专家。以第一作者在Composites B、J. Alloy Comp.、Intermetallics、Trans. Nonferrous Met. Soc. China等期刊发表多篇论文；授权发明专利一项。 |
| 谭军 教授，博士生导师；2012年毕业于重庆大学获博士学位，2009年9月至2011年9月在德国IFW Dresden/ TU Dresden进行博士联合培养；目前主要从事非晶及高熵合金、镁合金开发、镁基复合材料、镁基储氢材料等研究工作；主持并参与国家级、省部级及企业委托项目20余项，其中主持重点研发计划子课题1项、国家自然科学基金3项，省部级项目4项；同时担任《材料科学研究与应用》编委，《J. Magnes. Alloy.》青年编委，《有色金属学报》青年编委，《稀有金属材料与工程》青年编委，《Electron》青年编委，30余期刊的审稿人；近年来在J. Magnes. Alloy.、Compos. Part B、Acta Mater.、Scripta Mater.、Appl. Phys. Lett.等期刊上发表论文150余篇；申请发明专利37件，已授权19件（含美国发明专利1件）。 | | 李才巨 教授，博士生导师。2003年7月开始任教于昆明理工大学。主要从事非晶与高熵合金、材料基因工程、新型无铅锡基焊料、有色金属基复合材料等方面的教学及科研。现任云南省新材料制备与加工重点实验室副主任、中国机械工程学会粉末冶金分会委员。先后承担国家自然科学基金项目、云南重大科技专项等30多 项科研项目，开发了组合材料芯片高通量制备与表征技术，研发了性能优良的锡锌系无铅焊料合金和铝基 复合材料，应用前景广阔。发表论文100多篇，其中1篇论文研究具有大可逆温变的钴镍镓合金，在固态制冷领域应力潜力巨大，被Science等期刊引用。申请国家发明和实用新型专利共 55件，授权发明专利共23件，授权实用新型专利5件。 |
| Dr. Baran Sarac耶鲁大学机械工程与材料科学系获得硕士和博士学位。他曾在Helmholtz Zentrum Geesthacht和IFW Dresden进行博士后研究，2016年至2020年期间担任奥地利科学院Erich Schmid材料研究所ERC高级资助项目“Intelhyb”研究员，主要研究领域是先进合金。自2018年起，他担任FWF-ANR双边项目的项目负责人，该项目涉及新一代生物医用钛基金属玻璃的开发、热塑性和研究。发表了大量关于金属玻璃和其他先进金属合金的合成、热成形技术、表征以及生物医学和能源应用的论文和一本专著。 |
| Jürgen Eckert教授是奥地利科学院院士，Erich Schmid材料研究所所长，也是奥地利莱奥本工学院材料物理系主任。此前，他担任德国IFW Dresden研究所所长，并在德累斯顿工业大学担任全职教授。他的主要研究领域包括材料物理学、亚稳态材料、微/纳米结构合金加工、结构与性能相关性以及先进材料的结构和物理特性。他是1400多篇科学论文的合作者，并在国际会议上做过大量邀请和主题演讲。他曾获得过许多著名奖项和资助，包括德国研究基金会Gottfried Wilhelm Leibniz-Prize（2009年）、欧洲研究理事会的ERC高级资助项目Intelhyb（2013年）和THERMEC 2021杰出奖。 |
投稿作者：董权 责任编辑：复小七 审 校：周建武
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