中科院金属所《JMST》： 年轻化金属玻璃中出人意思的蠕变行动！

　　金属玻璃作为一类新型原料，因其古怪的微观布局和精湛的性能而受到全宇宙的体贴。与晶体原料区别，晶体质地以直接操作其微观布局来得到所需的机能(譬喻，晶粒细化和固溶体)。而金属玻璃具有无序的原子机闭，没有可行的局势来操纵其微观组织以获得所需的功能。从能量景观角度来看，金属玻璃的能量形状取决于它们的加工历史(如冷却速度)，从而导致相应的微观布局和机能变更。职能与能量形态之间的相关性使得始末优化工艺门路可能追究金属玻璃职能与微观机关之间的相互结果。

　　在高温状况和高精度交战中运用的机闭原料的蠕变职能至合首要。包含位错和晶界的多晶质地，如钢、镍关金、铝关金和钛合金的蠕变举动仍旧获取了宽广寻觅。由于对蠕变进程中微观结构的直接考察和切实表征的发展，仍旧筑造了响应的旧例结晶金属变形机制图，包括位错蠕变、Nabarro-Herring蠕变、Coble蠕变、和位错攀移蠕变。可是，看待亏损位错和晶界的金属玻璃的蠕变举动测验研讨有限，并且由于难以直接表征变形诱导的微观机关演变，其潜在机制亟需声明。金属玻璃原子始末自由体积扩散和应力动员剪切变形在蠕变经过中起合键效劳。普通来说，自由体积越大或蕴蓄组织越缓和的铸态金属玻璃显露出更大的蠕变疾率，这是由于较大的初始自由体积产生了更多的剪切蜕变区。同样，退火后的金属玻璃体现出更好的抗蠕变性能和激活体积更小的剪切厘革区。纵然云云，金属玻璃的布局和机能之间的复杂相关尚未被完全了解，因而微观构造对蠕变的教化以及潜在的微观过程照旧本领域的疑义杂症。年轻化将金属玻璃带入更高的能量样式，为推求其变形行动供应了一种新的景象。

　　基于此，华夏科学院金属切磋所的潘杰切磋员团队资历退火和年轻化来调控金属玻璃的能量样式。令人讶异的是，年轻化金属玻璃的蠕变位移和稳态蠕变速率显然低于铸态金属玻璃。这一意思不到的现象与守旧观想相抵触，即越硬的材料展现出更好的抗蠕变性。进而，全部人商讨了这种不测蠕变活动的潜在机制。闭系论文以题为“Unexpected creep behavior in a rejuvenated metallic glass”发布在Journal of Materials Science & Technology上。

　　图1 (a)铸态、退火态和年轻化Zr69.5Cu12Ni11Al7.5金属玻璃试样暗示；(b)分歧样品的XRD图谱和(c) DSC曲线分歧能量样子金属玻璃的(a)P-h曲线；(b)显微硬度和纳米硬度；(c)硬度随应变率的演化；(d)应变率敏感系数和激活体积随弛豫焓的演化。

　　图3 分别能量形态金属玻璃的(a)蠕变曲线；(b)蠕变率；(c)不同加载速率下的蠕变位移和(d)稳态蠕变速率。

　　综上所述，作者挑选纳米压痕和单轴紧缩的款式体系考究了Zr69.5Cu12Ni11Al7.5金属玻璃在分别能态下的蠕变行径。实验成就注明，年轻化金属玻璃具有较低的应变率敏感系数和较大的剪切改革区体积，其变形才略增强。令人惊异的是，在极高能量形状下，年轻化金属玻璃的蠕变位移和稳态蠕变速率比铸态金属玻璃小，与弛豫态金属玻璃相等。此外，单轴屈曲蠕变考察也验证了年轻化金属玻璃的蠕变机能获取鼎新。年轻化金属玻璃具有良好的蠕变机能是由于蠕变进程中产生了应变倔强，导致蠕变后试样的硬度、杨氏模量和密度增加，弛豫焓升高。相反，铸态和退火金属玻璃的蠕变经过中应变软化占主导名望，随同着杨氏模量和密度的提高和弛豫焓的添加。以上切磋功效证明年轻化能够有效地降低金属玻璃的蠕变性能，同时不准构造弛豫引起的脆性。寻找成就为领悟金属玻璃的变形机制和年轻化举动供给了进一步的理论指挥。（文：Keep real）