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学院在研究拉伸应力下诱发金属玻璃丝内部纳米晶相选择析出机理上取得进展
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       在过去的半个世纪,随着科学家的深入研究和工程开发,金属玻璃的发展逐渐从实验室走上工业应用。然而,金属玻璃的室温拉伸脆性一直是限制其工业应用的重要因素。为此,世界上多个研究团队从不同的角度出发,来改善金属玻璃的室温脆性性能,以促进其工业工程应用。其中,最重要的一种方式就是开发内生相复合材料金属玻璃,即在金属玻璃基体上内生出一个或者多个晶体相,从而改善金属玻璃的塑性。目前,在开发的各个金属玻璃体系中,CuZr体系的塑性性能显得比较突出,主要是因为其在拉伸应力作用下存在马氏体相变,从而诱发了材料的大塑性,即形变诱导相变,相变再诱导塑性的过程。

       近日,北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授研究组与北京科技大学新金属材料国家重点实验室张勇教授研究组合作,在此领域开展的CuZr金属玻璃丝在拉伸应力下诱发内部纳米晶相析出机理上取得重要进展。

图1. (d,e ) CuZr金属玻璃丝与高分辨电镜照片,(f)在拉伸应力下从玻璃态的非晶诱发内部纳米晶相选择析出(高分辨电镜照片观察到B2相的纳米晶)

       通过实验发现,在低的拉伸应力作用下,CuZr金属玻璃丝内部更易于趋向形成B2相,而随着拉伸应力的增加,B2相则会发生马氏体相变,形成B19'相。团队成员通过高分辨透射电镜分析手段,结合第一性原理及分子动力学计算模拟,建立起了CuZr金属玻璃丝在拉伸应力作用下相变机理和相变规律,为开发CuZr金属玻璃丝的塑性变形及工程应用提供理论指导和科学基础。

图2 CuZr在不同的冷速下分别获得B19'和B2相示意图。在慢的冷速下(~102 K/s)获得B19' 和 B2纳米晶相;在快的冷速下(~106 K/s)为单一的非晶相,但其在拉伸应力作用下只析出了B2相。

       该工作在潘锋教授指导下,由北京大学新材料学院廖卫兵博士后和冯炎聪博士后合作完成。该研究成果发表在化学与材料的顶级杂志Nanoscale (DOI:10.1039/C7NR04466F, Nanoscale, 2017, 9, 15542-15549 )上。该工作的主要合作者还有北京科技大学新金属材料国家重点实验室张勇教授,美国伯克利国家实验室的Lin-Wang Wang教授和哈尔滨工业大学的孙剑飞教授。

该工作的顺利开展得到了广东省引进科技创新团队项目和深圳市科技创新基础项目的支持。 

 

文章链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/nr/c7nr04466f#!divAbstract