哈工大顶刊《IJP》：显著提高非晶微丝宏观拉伸塑性！

主要观点总结

本文研究了离子辐照对非晶合金微丝的结构调控及力学行为影响机制。通过引入异质结构，离子辐照提高了非晶合金的塑性。研究团队以Cu基非晶微丝为模型材料，探究了离子辐照处理对其宏观拉伸力学行为的影响。研究发现，离子辐照诱导产生了非线性自由体积梯度结构，显著提高了其宏观拉伸塑性。文章还介绍了研究过程、方法及结论，并提供了作者信息。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

非晶合金因无序原子结构而具有卓越的力学性能，但室温拉伸塑性有限。近年来，研究者致力于通过引入异质结构来提高其塑性。离子辐照被认为是一种有效方法，可以通过改变自由体积分布来阻碍剪切带的传播并促进细小剪切带的形成。

关键观点2: 研究方法

研究团队采用离子辐照处理非晶微丝，并系统地探究了不同剂量离子辐照对非晶微丝宏观拉伸力学行为的影响。使用了各种测试方法，如X射线衍射、nano-CT检测、高分辨透射电镜等，来表征微丝的结构和性能。

关键观点3: 研究结果

研究发现，离子辐照诱导非晶微丝表面产生了非线性自由体积梯度结构，显著提高了其宏观拉伸塑性。具体结论包括：力学性能提升，拉伸塑性从制备态的0%提高到离子辐照态的2.97%；表面软化效应导致STZ更易于激活；非线性梯度非晶化结构中的自由体积梯度界面显著阻碍了主剪切带的快速传播。

关键观点4: 研究团队

第一作者为苏爽，主要从事非晶合金及其复合材料的结构及力学性能调控研究。通讯作者为宁志良和黄永江，他们分别介绍了自己的研究经历和主要研究领域。

正文

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非晶微丝的 同步辐射 X 射线 nano-CT 测试。 (a) nano-CT 检测和重建三维结构成像原理； (b) 在 制备 态和 离子 辐照后三维重建样品及表面区域的二维结构灰度图； (c) 图 (b) 中虚线处灰度平均值； (d) 根据 nano-CT 结果计算的局域密度值。

离子辐照态非晶微丝的 有序度分析。 (a) 类晶体序和 (b) 类液体序 的 高分辨透射电镜 ( HRTEM) 自相关图像及其相应的 快速傅里叶变换 ( FFT) 模式。 (c) 从表面到内部的有序度和局部密度。 HRTEM 图像中的红色矩形反映类晶体序，黄色星形的位置反映有序度，蓝色线反映距离 微丝 表面各深度的局部密度。 (d) 有序度与局部密度的定量关系。

非晶微丝的 纳米压痕测试。 (a) 测试位置示意图。 (b) 非晶微丝横截面纳米压痕点的 扫描电镜 ( SEM) 图像。 (c) (b) 中黄色矩形纳米压痕的放大图像。 (d) 不同位置纳米硬度值。插图为不同离子剂量辐照前后非晶微丝内部和表面纳米硬度的变化 趋势 。 (e) 不同位置模量值。插图为不同离子剂量辐照前后非晶微丝内部和表面模量的变化 趋势 。

非晶微丝 最大剪切应力的统计分布。 (a) 内部区域和 (b) 表面区域的第一次 位移突进 ( pop-in) 事件最大剪切应力的变化。 (c) 内部区域和 (d) 表面区域最大剪切应力的累积概率分布。 (e) 内部区域和 (f) 表面区域的最大剪应力的值与 ln[ln(1- f )-1]( f 为累积概率分布函数 ) 的统计拟合。

非晶微丝的 激活体积与 剪切转变区 ( STZ) 计算值。 (a) 内部区域和 (b) 表面区域的激活体积范围。 (c) 内部和表面区域第一个 pop-in 的激活体积，不同非晶微丝样品的 STZ 体积，以及一个 STZ 内的原子数。

非晶微丝表面 2 μm 深度内的纳米力学性能变化。 (a) 纳米硬度。 (b) 模量。

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