退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响

作     者：易梦丽 王驰 赖建平 李定骏 袁卫锋 余家欣 Yi Mengli;Wang Chi;Lai Jianping;Li Dingjun;Yuan Weifeng;Yu Jiaxin

作者机构：西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010 长寿命高温材料国家重点实验室四川德阳6180001 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年第56卷第1期

页      面：173-182页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51975492,12072300) 西南科技大学自然科学基金(19xz7163)资助项目 

主　　题：退火 Pt基块体金属玻璃 塑性动力学 分子动力学模拟 纳米晶 剪切带 

摘      要：采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.