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力学所在块体金属玻璃剪切带失稳起源方面取得

  在力学方面,金属玻璃剪切带的不稳定性的起源取得了新的进展

  中国科学院力学研究所在块体金属玻璃(也称非晶合金)剪切带不稳定性的物理起源方面取得新进展。由于长程无序,短程有序,无晶界和位错的结构特征,块状金属玻璃具有一系列优良的力学,物理和化学性能,显示出广阔的应用前景。然而,室温下金属玻璃的塑性变形总是以局部剪切带为主,导致灾难性破坏前的宏观韧性(韧性)行为非常有限,限制了这些材料在工程上的广泛应用。此外,基于位错滑移机理的经典塑性理论不能描述这种微结构无序材料的(局部)塑性行为。因此揭示金属玻璃剪切带形成的物理起源具有重要的工程意义和学术价值。世界上关于金属玻璃剪切带形成机理的争论颇多。研究人员对此进行了系统的研究,揭示了金属玻璃中剪切带的形成实际上是一种自由体积软化母质和热软化耦合不稳定过程。但是自由体积软化和热软化之间的耦合是怎样的呢?他们如何互动?在耦合不稳定的过程中发挥了各自的作用?这些问题还有待进一步研究。
力学研究所研究员戴兰红博士为导致上述问题,基于金属玻璃的理论热耦合的均匀和非均匀剪切流动行为分析系统,发现软化热软化的自由体积在剪切失稳的前缘是一个相互增强的过程(图1),表明自由体积软化引起的剪切带不稳定性比热软化更容易发生剪切失稳,并且在自由体积和热耦合中起主导作用软化过程。热耦合剪切带分析验证了自由体积软化的主要机制,揭示了局部温升可能是剪切带形成的结果,而不是其起源(图2)。进一步分析表明,剪切诱导的材料膨胀促进了金属玻璃剪切变形过程中剪切带的不稳定。图1图2本研究课题由国家杰出青年科学基金,国家自然科学基金创新研究组和国家科技部973项目资助。点击

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