10 уникальных и необычных ресторанов Филадельфии, которые стоит посетить
Jun 25, 202311 бесплатных планов и идей курятника, которые можно легко сделать своими руками
Sep 25, 202321+ умных зданий из переработанных транспортных контейнеров
Sep 03, 20235 сборных домов, которые можно купить на Amazon за 8800 долларов и выше
Nov 23, 20238 лучших кредитов на передвижное жилье при плохой кредитной истории (июнь 2023 г.)
Sep 07, 2023Исследование локальной атомной структуры сплава Zr55Cu35Al10 вокруг Tg
Том 13 научных докладов, номер статьи: 9207 (2023) Цитировать эту статью
Подробности о метриках
В результате исследования структуры сплава Zr55Cu35Al10 в районе температуры стеклования (Tg) с использованием методов классической молекулярной динамики было доказано, что атомные связи в соединяющих зонах (i-зонах) становятся рыхлыми с небольшим поглощением энергии. , и он легко превращался в свободные объемы, когда температура приближалась к Tg. Вместо i-зон, когда кластеры были в значительной степени разделены сетками свободного объема, твердоаморфная структура переводилась в переохлажденное жидкое состояние, что приводило к резкому снижению прочности и резкому переходу пластичности от ограниченной пластической деформации к сверхпластичности.
Считалось, что атомное распределение жидкости при температуре выше ликвидуса случайно и равномерно. Однако с развитием различных методов обнаружения было обнаружено, что атомы в жидкости обладают ближним и средним порядком. Новый стеклообразный металл с дальнодействующим неупорядоченным расположением атомов — металлические стекла часто называли замороженной металлической жидкостью. Топологическая модель полностью неупорядоченного расположения атомов была характерна для модели атомного расположения аморфного сплава в течение длительного времени после открытия аморфного сплава1,2,3,4,5. Свободный объем означает разницу объемов между полностью неупорядоченным расположением атомов и упорядоченным расположением кристаллов. Доля свободных объемов часто определяется изменением объема аморфных сплавов до и после кристаллизации. Понятие свободного объема широко используется для объяснения физико-механических свойств металлических стекол6,7,8,9,10. Однако исследователи обнаружили, что металлические стекла, приготовленные при разных скоростях охлаждения, обладают разными механическими свойствами, а металлическое стекло, полученное при разных температурах жидкости, имеет разные термические свойства и представляет собой разный процесс кристаллизации, а это означает, что расположение атомов в замороженной металлической жидкости меняется. не полностью разупорядоченные, замороженные ткани при разных температурах должны иметь соответствующую упорядоченную структуру ближнего и среднего диапазона, меняющуюся со скоростью охлаждения11,12.
Металлические стекла демонстрируют чрезвычайно высокую прочность, близкую к теоретическому значению, и необычно большую упругую деформацию из-за их уникальной структурной особенности13,14,15. По сравнению с алюминиевыми, титановыми, медными сплавами и сталью прочность металлических стекол на основе Zr более чем в два раза превышает прочность нержавеющей стали Ti6Al4V и нержавеющей стали 17-4ss. Линейная упругая деформация идеально сохраняется до предела текучести, который более чем в два раза выше, чем у обычных сплавов. Хотя металлические стекла обладают чрезвычайно высокой механической прочностью и физическими свойствами, их макроскопическая пластичность очень низка. После большой линейной упругой деформации и достижения предела текучести металлическое стекло деформируется за счет сильно локализованного движения полосы сдвига16,17,18,19. Толщина полос сдвига составляет всего десятки нанометров. Несмотря на большую степень деформации в зоне сдвига, металлическое стекло разрушается только тогда, когда деформируются несколько или только одна зона сдвига, поэтому деформация пластичности, составляющая гораздо меньше 1%, часто оказывается разрушенной после достижения предел доходности20,21,22.
Понимание связи структура-свойство является фундаментальной целью изучения атомных структур. Важное значение имеет вопрос о том, как прояснить связь между структурными моделями и физико-механическими свойствами стеклообразных материалов23,24. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) показала поглощение энергии 0,79 Вт/г во время стеклования. Тем не менее, когда металлическое стекло на основе Zr переходит в переохлажденное жидкое состояние из аморфного твердого тела при комнатной температуре, ему нужно лишь поглотить небольшую энергию, что сопровождается резким снижением прочности с 2000 до 70 МПа и большим изменением пластичности с ограниченного уровня. пластическая деформация до сверхпластичности. Как низкое поглощение энергии меняет атомную структуру BMG и придает механические свойства, подобные жидкости? Отношения структура-свойство связаны не только с геометрической упаковкой атомов, но и со свойствами связи между атомами, в которых длина связи является одним из наиболее важных факторов29,30.