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我校非晶态合金年轻化研究取得新进展

非晶态合金拥有优异的力学、物理和化学性能,是具有广阔应用前景的新型材料。然而,非晶态合金是一类亚稳态材料,其结构弛豫或老化会导致塑性的严重恶化甚至丧失。通过外界激励,使非晶态合金由低能量向高能量状态转变的过程称为“年轻化”(rejuvenation),伴随该过程的是其塑性的提升。对于变形非晶态合金而言,由于存在剪切带,其结构具有异质性。因而,在外界温度场的激励下,变形非晶态合金的结构、能量与性能如何演变及其原子机制均不清楚。


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成熟剪切带区和非成熟剪切带区非弹性原子的演变    成熟剪切带区和非成熟剪切带区的能量状态 

针对该问题,我校盐湖绿色材料教师团队首先通过分子动力学方法,模拟探究了剪切带内的原子演变,发现了成熟/非成熟剪切带区对外界温度场的差异性响应现象,即成熟剪切带区发生结构弛豫,而未成熟剪切带区发生年轻化。其次,实验研究也表明,成熟剪切带区的能量状态降低,而未成熟剪切带区的能量状态升高,这与理论模拟结果相一致。基于这一新发现,团队研究人员提出了变形非晶态合金的年轻化机理。研究结果将为非晶态合金的结构-性能设计与优化提供新的视角。

相关研究结果以“Rejuvenation of a deformed metallic glass dominated by immature shear band zones during cryogenic thermal cycling (DOI: 10.1103/PhysRevB.109.104205)”为题发表于国际著名学术期刊《Physical Review B》,该期刊主要刊登凝聚态物理和材料物理等领域的高水平前沿学术成果,在国际物理学界有着重要的影响力,是自然指数(Nature Index)82个收录期刊之一。本研究工作得到了国家自然科学基金的支持。


供稿:机械工程学院

【编辑:邹林有   责任编辑:金萍】