【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(shí)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(jī)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(dá)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?jǐn)?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(qiáng)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?jǐn)?shù)變化而不同。該工作中的電沉積技術(shù)為增強(qiáng)非晶合金整體在室溫拉伸負(fù)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?jǐn)?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?jǐn)?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(shí)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(diǎn)在于連接陰極的馬達(dá)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(shí)驗。

【小結(jié)】

文章研究了具有不同Cu包覆體積分?jǐn)?shù)的Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀金屬玻璃微絲的拉伸行為，金屬玻璃芯部達(dá)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(qiáng)度和韌性的一種有效方式。

文獻(xiàn)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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