非晶合金剪切带动力学行为研究

剪切带是一种材料塑性变形高度局域化的变形模式, 广泛存在于非晶体系的形变中, 控制着这些无序体系失稳、灾难性断裂行为.传统的非晶体系如岩石, 胶体, 玻璃和聚合物等因较差的力学性能以及过于复杂的结构而不利于剪切带的实验研究. 近几十年来, 非晶合金的出现极大丰富了剪切带的研究, 推进了对剪切带的认识. 通过大量非晶合金中剪切带的实验和理论研究, 人们发现剪切带行为具有空间不均匀性和时间不连续性的特征, 表现出复杂的动力学特征, 和自然界以及物理系统中许多复杂体系的动力学行为相似.同时, 剪切带的性质尤其是其动力学行为对非晶合金的宏观力学行为和性能有重要的影响, 对理解这类材料的微观变形机理也起着重要的作用.本文结合团队近年来在非晶合金剪切带行为方面的研究结果, 对剪切带的运动行为和物理机制进行介绍, 包剪切带间歇性运动行为、以及间歇性运动在表征其动力学性质中的作用以及物理机制, 以及剪切带的自组织临界行为、物理机制等.最后对非晶合金剪切带行为研究中亟需解决的问题进行了总结和展望.      

非晶材料与物理近期研究进展

由于结合了金属和玻璃的特性,非晶合金表现出许多新奇和优异的力学和物理性质,在很多领域具有广泛的应用前景.非晶合金具有连续可调的成分、简单无序的原子结构、丰富多变的材料性质,为研究非晶态物理中的许多共性科学问题提供了理想的模型材料.块体非晶合金的发展更是将玻璃和液体及其相关科学问题的研究推进到凝聚态物理和材料科学的研究前沿.中国科学院物理研究所极端条件物理重点实验室亚稳材料合成、结构及性能研究组(EX4组)近二十年来一直致力于非晶材料和物理的研究,在新型非晶合金的制备、物性以及相关机理的研究上取得了许多重要成果.本文介绍团队最近在非晶材料和物理机理方面取得的研究成果,包括非晶合金的动力学行为和调控、非晶合金的表面动力学、功能应用以及材料探索新方法等.     

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.     

High Mixing Entropy Enhanced Energy States in Metallic Glasses

Owing to the nonequilibrium nature, the energy state of metallic glasses(MGs) can vary a lot and has a critical influence on the physical properties. Exploring new methods to modulate the energy state of glasses and studying its relationship with properties have attracted great interests. Herein, we systematically investigate the energy state, mixing entropy and physical properties of Zr–Ti–Cu–Ni–Be multicomponent high entropy MGs by experiments and simulations. We find that the energy state inc...     

Effect of overheating-induced minor addition on Zr-based metallic glasses

Melt treatment is well known to have an important influence on the properties of metallic glasses(MGs). However,for the MGs quenched from different melt temperatures with a quartz tube, the underlying physical origin responsible for the variation of properties remains poorly understood. In the present work, we systematically studied the influence of melt treatment on the thermal properties of a Zr₅₀Cu₃₆Al₁₄ glass-forming alloy and unveiled the microscopic origins...     

Rejuvenation in Hot-Drawn Micrometer Metallic Glassy Wires

We report an enhanced rejuvenation in hot-drawn micrometer metallic glassy wires(MG wires)with the size reduction.Compared to metallic glasses(MGs)in bulk form,the modulus and hardness for the micro-scale MG wires,tested by nanoindentation methods,are much lower and decrease with the decreasing size,with a maximum decrease of〜26%in modulus and^17%in hardness.This pronounced rejuvenation is evidenced by the larger sub-Tg relaxation enthalpy of the MG wires.The pronounced rejuvenation is physically related to the higher energy state induced by a combined effect of severely thermomechanical shearing and freezing the shear How into a constrained small-volume region.Our results reveal that the internal states and properties of MGs can be dramatically changed by a proper modulation of temperature,flow stress and size.     

非晶合金剪切带动力学行为研究

剪切带是一种材料塑性变形高度局域化的变形模式,广泛存在于非晶体系的形变中,控制着这些无序体系失稳、灾难性断裂行为.传统的非晶体系如岩石,胶体,玻璃和聚合物等因较差的力学性能以及过于复杂的结构而不利于剪切带的实验研究.近几十年来,非晶合金的出现极大丰富了剪切带的研究,推进了对剪切带的认识.通过大量非晶合金中剪切带的实验和理论研究,人们发现剪切带行为具有空间不均匀性和时间不连续性的特征,表现出复杂的动力学特征,和自然界以及物理系统中许多复杂体系的动力学行为相似.同时,剪切带的性质尤其是其动力学行为对非晶合金的宏观力学行为和性能有重要的影响,对理解这类材料的微观变形机理也起着重要的作用.本文结合团队近年来在非晶合金剪切带行为方面的研究结果,对剪切带的运动行为和物理机制进行介绍,包剪切带间歇性运动行为、以及间歇性运动在表征其动力学性质中的作用以及物理机制,以及剪切带的自组织临界行为、物理机制等.最后对非晶合金剪切带行为研究中亟需解决的问题进行了总结和展望.     

Medium-Range Order Structure and Fragility of Superheated Melts of Amorphous CuHf Alloys

The structural factors of amorphous CuHf alloys at different temperatures are determined by using a high temperature x-ray diffractometer. It is found that not only the short-range order structure but also the medium-range order structure exists in amorphous CuHf alloys. The dynamic viscosities of CuHf alloy melts are measured by a torsional oscillation viscometer. The fragility of superheated melts of CuHf alloys is calculated based on the viscosity data. The experimental results show that the glass-forming ability of the CuHf alloys is closely related to the fragility of their superheated melt. The relationship between the medium-range order structures and the fragility of superheated melts has also been established in amorphous CuHf alloys. In contrast to the fragility of supercooled liquids, the fragility of superheated liquids promises a better approach to reflecting the dynamics of glass forming liquids.     

非晶力学流变的自组织临界行为

非晶材料是由液体快冷冻结而成的结构无序的亚稳态固体.在受力条件下,非晶材料表现出独特和复杂的流变行为,具有跨尺度的高度时空不均匀特征,并在一定条件下表现出自组织临界行为,和自然界以及物理系统中许多复杂体系的动力学行为相似.本文结合作者近年来在非晶合金流变行为方面的研究结果,对非晶材料流变的研究进展和物理机制的认识进行介绍,包括非晶材料流变的跨尺度特征、表征和微观结构机制,以及近年来发现的非晶力学流变的自组织临界行为、物理机制等.最后,对非晶材料流变行为研究中亟需解决的问题进行了总结和展望.     

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.