中科院力学所揭露非晶合金剪切带出现与博璃-液体改变的类似性 ����APP

非晶合金(也称金属博璃)剪切带的发源是力学、材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取得者菲利普·安德森认为是固体理论中还没有处理的最为深邃困难。近期，中科院力学所戴兰宏研究团队在该问题上获得新进展。基在份子动力学摹拟，研究人员对非晶合金剪切带进行了一系列邃密的表征，经由过程从多个角度对照非晶合金剪切带出现进程与博璃改变进程，发觉剪切带出现与博璃-液体改变具有惊异的类似性。起首，经由过程追踪剪切带的出现进程，研究人员发觉非晶合金剪切带内部揭示出与博璃-液体改变进程类似的动力学和热力学演化特点。具体表示为显著的粘度降落和比热台阶等现象。如图1所示，成熟剪切带内部粘度与过冷液体的粘度相当。基在对二十面体原子团簇布局收集的定量阐发，研究人员进一步发觉非晶合金剪切带出现进程与博璃-液体改变进程有着类似的布局发源。不管是应力驱动的剪切带行动仍是热驱动的博璃-液体改变均揭示出二十面体硬骨架的忽然崩塌现象（见图2）。在此根本上，研究人员操纵Vogel-Fulcher-Tammann（VFT）粘温关系和Adam-Gibbs构型熵模子等典范的描写博璃改变现象的理论对剪切带出现进程进行验证。成果注解，VFT公式和Adam-Gibbs理论都可以正确地猜测、描写陪伴剪切带出现的显著动力学转变特点（见图3）。这些成果均注解外力刺激和热效应在节制非晶合金的动力学、能量状况和布局演变等方面具有类似的感化。是以，非晶合金剪切带能够看做是力载荷引发的博璃-液体改变行动。本项工作为定量描写非晶合金剪切带内动力学演变进程供给了理论支持，所发觉的剪切带与博璃-液体改变的分歧性为在同一框架下研究无序固体剪切带出现与博璃化改变打开了一扇新的窗户。

该研究功效近期以“Towards commonality between shear banding and glass-liquid transition in metallic glasses”为题颁发在Physical Review Materials 6, L100602 (2022)，论文第一作者为博士生杨增宇。该项研究工作获得了国度天然科学基金严重项目“无序合金的塑性活动与强韧化机理”、“非线性力学的多标准问题”根本科学中间项目、中科院B类计谋性先导科技专项项目“复杂介质系统前沿与交叉力学”等帮助。

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

图1 非晶合金剪切带出现与博璃-液体改变的类似性。（a）应力-应变曲线与不平均变形场。（b）成熟剪切带内的粘度计较。（c）加载进程焓随应变的演变，剪切带出现前呈现焓-应变一阶导不持续。（d）焓-应变一阶导随应变的演变，突变处近似博璃改变进程中的比热台阶。

图2 非晶合金剪切带出现与博璃-液体改变类似的布局发源—二十面体布局收集崩塌。

图3 操纵典范的描写博璃改变现象的VFT公式和Adam Gibbs理论定量验证非晶合金剪切带出现进程的动力学转变特点

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