脆性金属玻璃断面上的奇妙图案

文章简要介绍了脆性块体金属玻璃(简称BMG)断裂面上几种主要的图案花样：河流花样、“韧窝”结构花样和自组装条纹结构花样,并总结了目前对上述各种形貌形成机理的可能的物理解释.对BMG断裂面上形貌的研究可以揭示材料的断裂机理,有助于更深刻地理解材料的力学性能, 开发高性能金属玻璃材料,并为工程选材提供安全标准.     

脆性金属玻璃断面上的奇妙图案

文章简要介绍了脆性块体金属玻璃(简称BMG)断裂面上几种主要的图案花样:河流花样、"韧窝"结构花样和自组装条纹结构花样,并总结了目前对上述各种形貌形成机理的可能的物理解释.对BMG断裂面上形貌的研究可以揭示材料的断裂机理,有助于更深刻地理解材料的力学性能,开发高性能金属玻璃材料,并为工程选材提供安全标准.     

探索塑性金属玻璃

缺乏室温宏观塑性是限制金属玻璃应用,制约金属玻璃形变机理研究的主要障碍,因此探索具有室温宏观塑性的金属玻璃材料成为金属玻璃研究领域的热点.文章首先介绍了作者为提高金属玻璃室温塑性所采用的三种在实践中可行的方法,然后根据金属玻璃的弹性模量(泊松比)与塑性的关系,报道了作者在设计大塑性金属玻璃材料方面的最新进展.     

玻璃家族的新成员——金属玻璃

金属玻璃由金属键构成但又具有玻璃材料长程无序的原子排列,因其具有的独特结构和性能特点,激发了科学家们广泛的研究兴趣,也带动了非晶态物理和材料科学的蓬勃发展。以“国际玻璃年”为契机,文章简要介绍了金属玻璃的发现和发展、性能特点、结构特点以及应用前景,并对金属玻璃研究存在的挑战进行了探讨。     

不透明玻璃显现出的曙光——块体金属玻璃的发现与应用

在足够高的冷却速度下，如同其他大多数物质一样，金属合金溶体在冷冷却到室温的过程中能够经过玻璃化转变过程变成非晶态固体——金属玻璃。金属玻璃因其具有许多优异和独特的物理、化学和力学性能而一直受到很大的关注。在过去，由于玻璃形成能力的限制，金属合金只能制成厚度为数十数米的薄带状金属玻璃，因而其应用范围受到极大的限制。通过对金属合金的组成、溶体的过冷与稳定性及玻璃形成能力的关系研究，人们用常规的方法在较低的冷却速度下就能在许多金属合金体系中形成三给尺度都达毫米至数厘米的块体金属玻璃，这为金属玻璃获得广泛的应用奠定了基础。     

探索塑性金属玻璃

缺乏室温宏观塑性是限制金属玻璃应用,制约金属玻璃形变机理研究的主要障碍,因此探索具有室温宏观塑性的金属玻璃材料成为金属玻璃研究领域的热点.文章首先介绍了作者为提高金属玻璃室温塑性所采用的三种在实践中可行的方法,然后根据金属玻璃的弹性模量（泊松比）与塑性的关系,报道了作者在设计大塑性金属玻璃材料方面的最新进展.     

金属玻璃的热塑性成型

金属玻璃在其过冷液相区内表现出随着温度升高黏度逐渐降低的特性,因此可以对其进行热塑性加工.该性质颠覆了传统金属的加工成型方式,使得其在远低于传统金属材料加工的温度和应力作用下可以按照人们的要求进行成型.因此,一些具有低玻璃转变温度的金属玻璃又被称作金属塑料.另外,由于金属玻璃是一种无序结构材料,不存在位错、晶界等晶体缺陷,且热膨胀系数小,在热塑性成型中具有优异的尺寸精度,因此被认为是理想的微成型材料,有广阔的应用前景.本文系统介绍了金属玻璃的热塑性成型性质及其应用,从热塑性成型的基本概念出发,阐述了金属玻璃热塑性成型能力的评估指标、热塑性成型技术、热塑性微成型及其理论、热塑性微成型的应用等,对认识金属玻璃的热塑性及扩展其应用有重要的意义.     

具有优良玻璃形成能力添加Al的CuZr基大块金属玻璃

在CuZr二元大块金属玻璃的基础上，利用铜模吸铸方法制备出了添加Al组元的CuZr 基大块 金属玻璃.CuZr基大块金属玻璃在很宽的成分范围内有很强的玻璃形成能力，在Al含量从4％ 到8％之间，CuZr基大块金属玻璃都可以做出直径至少5 mm的非晶样品.通过实验分析，解释 了CuZr基大块金属玻璃具有良好玻璃形成能力的物理机理.CuZr基金属玻璃组分简单、成本 低廉，有潜在的应用价值；同时，制备CuZr基金属玻璃的方法为开发新的大块金属玻璃体系 提供了一条切实有效的途经. 关键词： 大块金属玻璃 玻璃形成能力 CuZr基金属玻璃     

金属玻璃研究简史

金属玻璃的发明和研究已经整整50年了.半个世纪以来,金属玻璃不但成为性能独特的新材料,同时也是研究材料科学和凝聚态物理中一些重要问题的模型体系.金属玻璃的研究已经成为凝聚态物理的一个重要分支.文章简要介绍了金属玻璃的研究历史以及最新的进展,并扼要介绍了这门学科的发展前景.     

Three-point bending fracture characteristics of bulk metallic glasses

This paper presents the SEM micrographs for the three-point bending fracture surfaces of Zr-based, Ce-based and Mg-based bulk metallic glasses (BMGs), which show the dimple structures in the three kinds of BMGs. The shapes of the giant plastic deformation domain on the fracture surface are similar but the sizes are different. The fracture toughness KC and the dimple structure size of the Zr-based BMG are both the largest, and those of the Mg-based BMG are the smallest. The fracture toughness KC and the dimple structure size of the Ce-based BMG are between those of the Zr-based and the Mg-based BMG. Through analyzing the data of different fracture toughnesses of the BMGs, we find that the plastic zone width follows w = (KC/σY)2/(6π).     

Compressive fracture characteristics of Zr-based bulk metallic glass

The compressive fracture characteristics of Zr-based bulk metallic glass under uniaxial compression tests are studied.The zigzag rheological behavior is observed in the compression stress-strain curves of amorphous alloys.At room temperature the uniaxial compression fracture takes place along the plane which is at a 45-degree angle to the direction of the compressive stress.The microstructure of a typical fracture pattern is the vein network.A unique,finger-like vein pattern is found to exist at the fractur...     

Correlation between supercooled liquid region and crystallization behavior with alloy composition of La-Al-Cu metallic glasses

Bulk metallic glasses (BMGs) with large supercooled liquid region are promising materials for superplastic forming. In this paper, we demonstrate a microstructure-based strategy to pinpoint the composition with the largest supercooled liquid region in La 86 x Al 14 Cu x (x=16 at%-20 at%) metallic glass system. By monitoring the changes in crystallization behavior of the glassy alloys with composition to search for the alloys exhibiting eutectic crystallization, the glassy alloys with the largest supercooled...     

非晶合金及合金液体的局域五次对称性

简要回顾了从20世纪30年代至今,有关非晶合金及合金液体的局域结构五次对称性的实验、理论和模拟研究.在简单液体的早期研究中,人们已经意识到五次对称性在简单液体的无序结构、过冷和晶化等起着重要作用,二十面体短程序作为五次对称性的典型代表受到了广泛关注.自从Frank提出简单液体中二十面体短程序的结构单元,大量的理论和实验研究已经明确在简单液体、合金液体和金属玻璃中存在局域五次对称性,并且建立了局域五次对称性与合金液体复杂动力学行为、玻璃转变、液体-液体相变以及非晶合金的形变等统一的定量描述和物理图像,表明了局域五次对称性作为结构参量的简单、普遍和有效性.     

非晶塑性变形机理研究新进展

非晶合金的塑性变形机理一直是材料科学和凝聚态物理研究的热点问题之一.文章简单介绍了近来中国科学院物理研究所在非晶合金塑性机理研究方面的最新进展,介绍了玻璃转变和塑性变形机制之间的关联性及最新的实验证据,以及从非平衡态统计力学角度对非晶塑性变形机制的理解,指出非晶合金的塑性和剪切带的动力学状态密切相关,发现韧性非晶合金在变形过程中可以演化到自组织临界状态.这对认识非晶合金的形成本质,探索具有实际应用价值的非晶合金具有重要意义.     

非晶合金中的流变单元

非晶合金是一类具有诸多优异性能的先进金属材料,同时也是研究非晶态物质的模型体系.最近,大量的实验和模拟证据显示,在非晶合金中可能存在类似晶体中缺陷的"流变单元",这些动力学单元和非晶合金的的流变、物理、力学性能密切关联.本文主要综述了流变单元提出的背景、实验证据、流变单元的特征、激活与演化过程、相互作用以及相关的理论.文中提供了大量实验证据证明流变单元模型不仅可以帮助理解非晶态物质中如形变、玻璃转变、弛豫动力学以及非晶结构和性能的关系等重要的基本物理问题,而且可以指导非晶合金性能的调控和设计,获得性能优异的非晶合金材料.     

判定金属玻璃微观结构中的二十面体类团簇

基于Voronoi几何分形法, 分析了理想二十面体团簇和ZrCu二元金属玻璃中各种团簇的结构特点, 提出了一种判定金属玻璃原子结构中二十面体类团簇的方法. 并选取三个ZrCu 非晶成分作为研究对象, 基于Voronoi团簇, 利用该方法提取了各种构型团簇, 证实其中四种构型团簇的基本几何结构与理想二十面体相似, 并具有同样近似于理想二十面体的高致密度、高规则度和高五次对称性, 因此可称之为二十面体类团簇. 此类二十面体类团簇可作为金属玻璃的主要结构单元, 普遍存在于非晶结构中; 二十面体类团簇及其连接能包含几乎所有的原子, 从而形成非晶结构. 研究结果提供了一种新的团簇判定方法, 有助于从微观结构层面分析合金中的非晶形成机理.     

金属玻璃温度依赖的拉压屈服不对称研究

通过引入静水应力对自由体积演化的影响, 研究了金属玻璃在不同温度下的拉压屈服行为. 结果表明, 在拉伸和压缩载荷下, 屈服强度均满足(T/T_g)^1/2的温度依赖关系; 同时, 在不同温度下, 材料的压力敏感系数保持为常值0.1. 随着温度的升高, 压力对自由体积的影响逐渐降低, 从而导致材料的拉压屈服不对称性逐渐趋于不显著. 在高温下, 显著的结构弛豫减缓了自由体积增长速率从而抑制材料迅速屈服. 这些结果将有助于更深入的认识金属玻璃屈服及其拉压不对称性的内在机理.