【引言】

    所有的金屬玻璃材料（MGs），無論其成分如何，在溫度處于0.6–0.7 Tg范圍內，都將表現出中溫脆性。然而，大多數材料在變形過程中都表現出隨著溫度的升高承載更高的應變。這種在金屬玻璃材料（MGs）中表現出的中溫脆性現象，就像在多晶金屬中觀察到的“中間溫度延展性最小值”現象一樣。金屬玻璃材料（MGs）中的該現象一般被解釋為其內部的剪切帶和擴散弛豫過程相互競爭的結果。

    【成果簡介】

    近日，由來自浙江大學國際新結構材料中心，新結構材料實驗室以及材料科學與工程學院的蔣建中教授，印度科學院的Upadrasta Ramamurty教授以及Qing Ping Cao為共同通訊作者在Advance Materials發表了一篇名為“Intermediate Temperature Brittleness in Metallic Glasses”的文章。在該文中，研究人員通過對四種不同金屬玻璃材料在不同測試溫度下進行相應的性能測試，發現這些金屬玻璃材料的韌性都對測試溫度特別敏感，并且在中等溫度下都表現出明顯的中溫脆性，并發現韌性變化是隨著溫度變化導致剪切帶和擴散弛豫過程相互競爭的結果引起的。

    【圖文導讀】

    圖1.機械行為分析

    （a）Zr46（Cu4.5/5.5Ag1/5.5）46Al8（厚0.8mm）金屬玻璃試樣在不同溫度下的三點彎曲實驗得到的典型彎曲應力-撓度曲線。

    （b）塑性位移（δp）變化曲線。δp作為溫度T與玻璃轉變溫（Tg）的歸一化函數。從圖中可看出，在溫度處于中等溫度時，都未顯示出明顯的可塑征，即此時是脆性的。而且XRD及DSC都表明該物質在此溫度范圍內未發生晶型轉變，即此時溫度方位內都保持玻璃態。

    圖2.試驗后表面分析

    （a）Zr46（Cu4.5/5.5Ag1/5.5）46Al8金屬玻璃試樣在223 K測試溫度下的拉伸表面SEM形貌。圖中顯示，許多直線條，橫跨整個試樣；從其他測試溫度以及其他兩種金屬玻璃試樣中可看出類似形貌，該線條是剪切帶滑移所留下的痕跡。

    （b）剪切帶數量N及間距λ隨溫度變化 T/Tg之間的關系曲線。可以看出，在測試溫度低于0.1 Tg及高于0.8 Tg條件下沒有剪切帶的出現。

    （c）通過表面輪廓測量得到的剪切帶的偏移量。

    圖3.斷口分析

    （a）Zr46（Cu4.5/5.5Ag1/5.5）46Al8金屬玻璃試樣在298 K溫度下的斷口典型的SEM形貌圖。內嵌圖是拉伸試樣邊緣的高倍圖。從圖中可以看出，剪切帶偏移緊靠于像河流花樣的穩定擴展裂紋，而其又緊靠著動態擴張斷口區域。

    （b）Zr46（Cu4.5/5.5Ag1/5.5）46Al8金屬玻璃試樣的剪切偏移量ΔL′及穩定擴展裂紋ΔW隨T/Tg變化之間的關系曲線。

    【小結】

    通過對四種不同金屬玻璃材（鑄態的Zr46（Cu4.5/5.5Ag1/5.5）46Al8,（Ti36.1Zr33.2Ni5.8Be24.9）76Cu2, La55Al25Ni5Cu10Co5及結構弛豫的Zr46（Cu4.5/5.5Ag1/5.5）46Al8）在不同溫度下進行三點彎曲等機械性能測試，并結合表面SEM形貌，XRD及DSC等測試及表征，結果都表明在中等溫度下，所有的玻璃金屬試樣都表現出明顯的中溫脆性現象，其機理是由于在不同溫度下剪切帶和擴散弛豫過程相互競爭的綜合結果。然而對于實驗中出現的中溫溫度韌性最小值（ITDM）為何是出現在0.6 Tg溫度下而不是其他溫度這一問題則需要在后續更深入研究。

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責任編輯：劉洋

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