【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(nèi)，都將表現(xiàn)出中溫脆性。然而，大多數(shù)材料在變形過程中都表現(xiàn)出隨著溫度的升高承載更高的應(yīng)變。這種在金屬玻璃材料（MGs）中表現(xiàn)出的中溫脆性現(xiàn)象，就像在多晶金屬中觀察到的“中間溫度延展性最小值”現(xiàn)象一樣。金屬玻璃材料（MGs）中的該現(xiàn)象一般被解釋為其內(nèi)部的剪切帶和擴(kuò)散弛豫過程相互競爭的結(jié)果。

    【成果簡介】

    近日，由來自浙江大學(xué)國際新結(jié)構(gòu)材料中心，新結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)室以及材料科學(xué)與工程學(xué)院的蔣建中教授，印度科學(xué)院的Upadrasta Ramamurty教授以及Qing Ping Cao為共同通訊作者在Advance Materials發(fā)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(jìn)行相應(yīng)的性能測試，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)出明顯的中溫脆性，并發(fā)現(xiàn)韌性變化是隨著溫度變化導(dǎo)致剪切帶和擴(kuò)散弛豫過程相互競爭的結(jié)果引起的。

    【圖文導(dǎo)讀】

    圖1.機(jī)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(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)得到的典型彎曲應(yīng)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(zhuǎn)變溫（Tg）的歸一化函數(shù)。從圖中可看出，在溫度處于中等溫度時(shí)，都未顯示出明顯的可塑征，即此時(shí)是脆性的。而且XRD及DSC都表明該物質(zhì)在此溫度范圍內(nèi)未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，即此時(shí)溫度方位內(nèi)都保持玻璃態(tài)。

    圖2.試驗(yàn)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(shù)量N及間距λ隨溫度變化 T/Tg之間的關(guān)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(xiàn)。

    （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(nèi)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(wěn)定擴(kuò)展裂紋，而其又緊靠著動態(tài)擴(kuò)張斷口區(qū)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(wěn)定擴(kuò)展裂紋ΔW隨T/Tg變化之間的關(guān)系曲線。

    【小結(jié)】

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

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