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2018-12-18 20:39:01 稿源:中国站长站  0条评论

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我国学者在非晶合金剪切带研究领域取得新进展

  在国家自然科学基金项目(项目编号:51571209、51671121、51461165101、 11790291)等资助下,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室汪卫华研究团队开展非晶合金剪切带形成及塑性变形机制的研究。研究成果以“Shear-band Affected Zone Revealed by Magnetic Domains in a Ferromagnetic Metallic Glass”(利用磁畴揭示铁磁金属玻璃剪切带)为题,于2018年10月24日在Nature Communications(《自然·通讯》)上在线发表,论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-06919-2.pdf。

金属玻璃,又称非晶合金,是一类兼具金属和玻璃优异力学、物理和化学性能的材料,但同时这类材料的本征脆性也是制约其作为结构材料的关键。研究表明非晶合金室温变形高度集中在纳米尺度的剪切带内,局域剪切带的软化和扩展最终导致其失稳断裂。因此对剪切带的认知和调控,是突破非晶合金体系脆性瓶颈的关键。非晶合金形成剪切带的过程是一系列剪切转变区(STZ)的激活和协同重排,其形成和扩展往往伴随着粘滑运动、绝热升温、纳米晶化等物理现象。早期研究揭示剪切带的厚度是几十纳米的原子结构重排区域,近年来研究发现,围绕着剪切带存在着更广泛分布的影响区,中心剪切带形成同时,其周围一定范围的母体也参与到变形和结构重排,这使人们需要重新认识非晶合金的应变局域和塑性变形机理,同时亟需新的实验手段来揭示剪切带影响区。

汪卫华研究团队的博士生沈来权等以磁性铁基非晶合金为模型体系,通过对起源于磁弹性耦合的磁畴进行测量,直观地揭示出非晶合金的剪切带影响区。利用纳米尺度分辨率的磁力显微镜对多种剪切带位置的磁畴测量分析,剪切带两侧普遍存在微米尺度的磁畴分布,表明塑性变形形成剪切带时伴随着微米尺度的剪切带影响区,围绕着剪切带长程扩展的渐变磁畴分布表明剪切带周围也可以存在延伸几百微米的应力渐变长程弹性区,结合实验结果给出剪切带结构的完整物理图像(如图示)。以上研究结果为理解非晶体系剪切带及塑性变形机制提供了重要依据。

图.剪切带影响区多重结构图

作者:郑雁军 邓意达返回搜狐,查看更多

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