【引言】

在高度局域應(yīng)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(xiàn)，然而，玻璃在受到拉力時，微絲為材拉應(yīng)力提高了軟化和不穩(wěn)定性，伸行主剪切帶發(fā)生不受阻的料牛滑移，塊體和微尺度的銅包金屬玻璃發(fā)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(fā)多種方法來阻礙主剪切帶滑移，玻璃如涉及金屬玻璃基復(fù)合物、微絲為材激光表面織構(gòu)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(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛩苄粤髯儭Ｈ欢饘俎D(zhuǎn)變僅發(fā)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(fā)出了一些方法，其中的金屬包覆技術(shù)引起了作者的關(guān)注。通過此項技術(shù)，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(xué)并阻礙其達到臨界不穩(wěn)定狀態(tài)。

【成果簡介】

近日，上海大學(xué)非晶合金課題組的易軍副研究員在Scientific Report上發(fā)表了題為“Tensile behavior of Cu-coated Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀metallic glassy wire”的研究文章。該篇文章呈現(xiàn)了電沉積不同體積分數(shù)的Cu包覆層對Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲產(chǎn)生束縛，從而使其拉伸塑性增強的效果。通過SEM研究發(fā)現(xiàn)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(shù)變化而不同。該工作中的電沉積技術(shù)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(dǎo)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(xué)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(shù)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(yīng)力應(yīng)變曲線。

圖3：Cu包覆的Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲無預(yù)兆的剪切斷裂到頸縮轉(zhuǎn)變。

(a)隨Cu包覆體積分數(shù)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(tài)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(tǒng)電沉積裝置不同點在于連接陰極的馬達可以旋轉(zhuǎn)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(jié)】

文章研究了具有不同Cu包覆體積分數(shù)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(dǎo)，在R為45%時，微絲斷裂由無預(yù)兆的脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。同時，斷裂表面的形貌由黏性足跡轉(zhuǎn)變?yōu)榘己蹱睢Ｏ蚪饘俨Ａ静渴┘拥膲毫Γ芙饘俨ＡШ虲u包覆層的泊松比差異影響，引發(fā)了這種韌性和轉(zhuǎn)變。形變過程中產(chǎn)生的壓力也許是調(diào)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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