非晶合金在极端应变率下突破 E/10 强度极限
材料科学
2022-07-21 v3
摘要
材料理想强度的理论预测范围在 E/30 到 E/10 之间（E 为杨氏模量）。然而，尽管过去十年备受关注，金属在实验中可达到的理想强度值仍是一个谜。在本研究中，我们展示了非晶 Cu-Zr 合金前所未有的强度，其超越了 E/10 极限。对 Cu50Zr50 进行激光诱导冲击实验，以探究其在超高应变率下的强度与失效机制。该材料在大于 10^7 s^-1 的应变率下表现出 9.8 GPa 的高层裂强度，约为其 P 波模量（~ E/6）的 1/13，创下了金属材料弹性极限的新纪录。电子显微镜与大规模分子动力学模拟揭示，在极快应变率下，孔洞形核与长大（而非剪切带）是非晶合金的主要失效机制。一个由表面能控制的孔洞形成新模型解释了材料强度的率相关性。本研究结果揭示了在未来严苛力学条件下使用纳米结构金属中非晶相的新可能途径。
引用
@article{arxiv.2106.04875,
title = {Amorphous alloys surpass E/10 strength limit at extreme strain rates},
author = {Wenqing Zhu and Zhi Li and Hua Shu and Huajian Gao and Xiaoding Wei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.04875},
year = {2022}
}
备注
27 pages, 13 figures