【引言】

在高度局域應變作用下，銅包塊體和微尺度的金屬金屬玻璃的塑性通過剪切帶實現，然而，玻璃在受到拉力時，微絲為材拉應力提高了軟化和不穩定性，伸行主剪切帶發生不受阻的料牛滑移，塊體和微尺度的銅包金屬玻璃發生彈性斷裂。為提高塊體和微尺度的金屬金屬玻璃的拉伸韌性，已開發多種方法來阻礙主剪切帶滑移，玻璃如涉及金屬玻璃基復合物、微絲為材激光表面織構化處理等。伸行此外，料牛尺寸減小方法使金屬玻璃的銅包室溫塑性形變機制由剪切帶轉變為均勻塑性流變。然而，金屬轉變僅發生在亞微米尺度上。玻璃同時，為提高塊體金屬玻璃的壓縮塑性，也開發出了一些方法，其中的金屬包覆技術引起了作者的關注。通過此項技術，鐵基金屬玻璃的壓縮塑性可以由0.5%增至5.0%。此外，理論研究顯示薄的金屬包覆減緩剪切帶動力學并阻礙其達到臨界不穩定狀態。

【成果簡介】

近日，上海大學非晶合金課題組的易軍副研究員在Scientific Report上發表了題為“Tensile behavior of Cu-coated Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀metallic glassy wire”的研究文章。該篇文章呈現了電沉積不同體積分數的Cu包覆層對Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲產生束縛，從而使其拉伸塑性增強的效果。通過SEM研究發現微絲中存在多種次級剪切帶。此外，通過SEM圖像顯示Cu包覆MG微絲的斷裂表面的圖樣隨Cu包覆層的體積分數變化而不同。該工作中的電沉積技術為增強非晶合金整體在室溫拉伸負載下的塑性提高提供了一種可行方案。

【圖文導讀】

圖1：Cu包覆的Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的表面和橫截面形貌。

(a)Cu包覆的Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲橫截面的光學圖像；

(b)均勻無缺陷的Cu包覆層表面的SEM圖像。

圖2：包覆體積分數R依次為0%、45%、70%、90%和97%，以及電沉積純銅的Cu包覆Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的拉伸應力應變曲線。

圖3：Cu包覆的Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲無預兆的剪切斷裂到頸縮轉變。

(a)隨Cu包覆體積分數R變化的減少面積(A₀-A_f)/A₀;

(b,c,d) R依次為45%、70%、90%的Cu包覆Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的斷裂形貌；

(e) R為97%的Cu包覆Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的金屬玻璃芯部形貌。

圖4：Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲芯部斷裂表面的花樣。

(a)鑄態Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的斷裂表面的黏性足跡；

(b)R值為45%的金屬玻璃微絲芯部斷裂表面的黏性足跡和凹痕；

(c,d) R為90%和97%的金屬玻璃微絲芯部斷裂表面的凹痕。

圖5：拉伸實驗用的向Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲表面電沉積Cu。

(a)電沉積裝置的圖示，與傳統電沉積裝置不同點在于連接陰極的馬達可以旋轉金屬玻璃微絲，使得包覆層厚度均勻；

(b)Cu包覆Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的拉伸實驗。

【小結】

文章研究了具有不同Cu包覆體積分數的Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的拉伸行為，金屬玻璃芯部達到的最大拉伸延伸率為7.1%。SEM研究顯示拉伸韌性由多重剪切帶誘導，在R為45%時，微絲斷裂由無預兆的脆性斷裂轉變為韌性斷裂。同時，斷裂表面的形貌由黏性足跡轉變為凹痕狀。向金屬玻璃芯部施加的壓力，受金屬玻璃和Cu包覆層的泊松比差異影響，引發了這種韌性和轉變。形變過程中產生的壓力也許是調控材料強度和韌性的一種有效方式。

文獻鏈接：Tensile behavior of Cu-coated Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀metallic glassy wire（Sci.Rep.,2018，DOI：10.1038/s41598-018-23956-5）

本文由材料人金屬材料組Isobel供稿，材料牛整理編輯。

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