日前，哈工大金屬精密熱加工國家級重點實驗室蘇彥慶教授課題組與美國加州大學伯克利分校勞倫斯伯克利國家實驗室羅伯特·里奇教授合作研究成果《非晶合金中軟區(qū)納米尺度范圍內(nèi)的梯度原子堆垛結(jié)構(gòu)》（Nanometer-scalegradient atomic packing structure surrounding soft spots in metallic glasses）發(fā)表在材料學科計算材料學領(lǐng)域著名期刊《自然合作期刊：計算材料學》（npjComputational Materials）上。論文第一作者為材料學院2014級博士生王斌斌，由蘇彥慶教授和駱良順副教授共同指導。蘇彥慶教授和里奇教授為論文的共同通訊作者。該論文利用分子動力學計算揭示了非晶合金中軟區(qū)原子堆垛結(jié)構(gòu)在納米尺度范圍內(nèi)的梯度分布規(guī)律，這一發(fā)現(xiàn)為進一步認識和設計高強韌性的非晶合金提供了重要的理論依據(jù)。

金屬玻璃中的梯度原子堆垛結(jié)構(gòu)

    自非晶合金（金屬玻璃）發(fā)現(xiàn)以來，如何在看似“無序”的原子排布中尋找有序的局域堆垛結(jié)構(gòu)（特別是中程序）成為理解其宏觀性能的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，納米尺度的結(jié)構(gòu)不均勻性是非晶合金的本征特性，合金內(nèi)存在著大量的軟、硬區(qū)域，軟區(qū)已經(jīng)被證實為非晶合金弛豫和塑性變形的結(jié)構(gòu)起源。然而，由于缺少對非晶合金內(nèi)部中程序的認知，軟區(qū)及其周圍的原子排布特點尚未有一個明確的定義，相關(guān)理論工作充滿挑戰(zhàn)。

不同區(qū)域與原子剪切轉(zhuǎn)變間的關(guān)系

脆性和韌性金屬玻璃的不同原子結(jié)構(gòu)示意圖

    該論文以數(shù)種不同體系的非晶合金為研究對象，利用大規(guī)模分子動力學計算方法，揭示了在非晶合金中的納米尺度區(qū)域都存在著一種梯度原子堆垛結(jié)構(gòu)，并以此提出了非晶合金內(nèi)部可具體分割成3類不同的區(qū)域：類固態(tài)區(qū)、過渡區(qū)、類液態(tài)區(qū)。這一發(fā)現(xiàn)有助于定量地比較不同非晶合金中軟區(qū)的數(shù)量，進而更深入地理解非晶合金變形行為，為人們設計高強韌性的金屬玻璃材料提供了重要的理論指導。

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責任編輯：殷鵬飛

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