余家欣等工作：循环纳米压痕下CuZr金属玻璃的剪切带动态和自修复机制

发布日期：2025-07-29 浏览次数：2712

金属玻璃因其独特的力学性能，如高强度、大弹性极限和良好的耐腐蚀性，被认为是一类具有广泛应用前景的材料。然而，金属玻璃在循环应力和应变波动的操作条件下，容易发生剪切带（SBs）的快速形成，导致材料突然失效。剪切带的形成和演化是金属玻璃塑性变形的主要机制，对其理解和控制对于提高金属玻璃的应用性能至关重要。在循环加载下，金属玻璃中的剪切带如何形成、发展以及是否具有自修复能力，是当前材料科学领域中的一个热点问题。日前，西南科技大学余家欣、赖建平等人通过实验和分子动力学模拟相结合的方法，深入研究了CuZr金属玻璃在循环纳米压痕下的剪切带动态和自修复机制。相关研究成果以“Shear-banding dynamic and self-repair mechanism of CuZr metallic glass subjected to cyclic nanoindentation: Experiment and molecular dynamic simulation”为题在Applied Surface Science上发表。

研究人员发现尽管循环应力诱导了剪切不稳定性的积累并促进了剪切带（SBs）的生长，但在成熟的剪切带内部发生了一种独特的“自修复”过程。这一过程通过明显的势能降低和稳定团簇连接的增加得到证实。研究人员通过耦合STZ-涡旋模型和以梯度原子堆叠结构定义的中程有序（MRO）团簇，详细阐述了这一独特的自修复行为。研究表明，刚性的类固体团簇作为旋转中心，激活了周围原子的非弹性变形。这种剪切带动态表明，自修复事件是由液态原子向相反的固态对应物的转变引起的，这与增强的MRO的面共享连接强烈相关。这些发现推进了我们对金属玻璃在循环变形过程中结构演变和塑性事件的理解。

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