天博中科院力学所揭示非晶合金剪切带涌现与玻璃

非晶合金(也称金属博璃)剪切带的发源是力学、质料和物理等相干范畴配合存眷的焦点科学问题，而博璃态改变的素质被诺贝尔奖得到者菲利普 安德森以为是固体理论中还没有解决的最为深奥难题。近期，中科院力学所戴兰宏研究团队于该问题上取患上新进展。基在份子动力学模仿，研究职员对于非晶合金剪切带举行了一系列邃密的表征，经由过程从多个角度对于比非晶合金剪切带涌现历程与博璃改变历程，发明剪切带涌现与博璃-液体改变存于惊讶的相似性。起首，经由过程追踪剪切带的涌现历程，研究职员发明非晶合金剪切带内部揭示出与博璃-液体改变历程相似的动力学以及热力学蜕变特性。详细体现为显著的粘度降落和比热台阶等征象。如图1所示，成熟剪切带内部粘度与过冷液体的粘度相称。基在对于二十面体原子团簇布局收集的定量阐发，研究职员进一步发明非晶合金剪切带涌现历程与博璃-液体改变历程有着相似的布局发源。不管是应力驱动的剪切带举动照旧热驱动的博璃-液体改变均揭示出二十面体硬骨架的忽然崩塌征象（见图2）。于此根蒂根基上，研究职员哄骗Vogel-Fulcher-Ta妹妹ann（VFT）粘温瓜葛和Adam-Gibbs构型熵模子等经典的描写博璃改变征象的理论对于剪切带涌现历程举行验证。成果注解，VFT公式以及Adam-Gibbs理论都可以正确地猜测、描写陪同剪切带涌现的显著动力学变迁特性（见图3）。这些成果均注解外力刺激以及热效应于节制非晶合金的动力学、能量状况和布局演化等方面具备相似的作用。是以，非晶合金剪切带可以看做是力载荷诱发的博璃-液体改变举动。本项事情为定量描写非晶合金剪切带内动力学演化历程提供了理论支撑，所发明的剪切带与博璃-液体改变的一致性为于同一框架下研究无序固体剪切带涌现与博璃化改变打开了一扇新的窗户。

该研究结果近期以 Towards co妹妹onality between shear banding and glass-liquid transition in metallic glasses 为题揭晓于Physical Review Materials 6, L100602 (2022)，论文第一作者为玻士生杨增宇。该项研究事情获得了国度天然科学基金庞大工程 无序合金的塑性流动与强韧化机理 、 非线性力学的多标准问题 根蒂根基科学中央工程、中科院B类战略性先导科技专项工程 繁杂介质体系前沿与交织力学 等资助。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevMaterials.6.L100602

图1 非晶合金剪切带涌现与博璃-液体改变的相似性。（a）应力-应变曲线与不匀称变形场。（b）成熟剪切带内的粘度计较。（c）加载历程焓随应变的演化，剪�첩切带涌现前呈现焓-应变一阶导不持续。（d）焓-应变一阶导随应变的演化，突变处近似博璃改变历程中的比热台阶。

图2 非晶合金剪切带涌现与博璃-液体改变相似的布局发源 二十面体布局收集崩塌。

图3 哄骗经典的描写博璃改变征象的VFT公式以及Adam Gibbs理论定量验证非晶合金剪切带涌现历程的动力学变迁特性

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