Ett team av forskare från den kinesiska vetenskapsakademin och University of Cambridge har hittat ett sätt att föryngra metalliskt glas för att förhindra att det spricker. I deras papper publicerad i tidskriften Natur , gruppen beskriver sin process och föreslagna användningsområden för det föryngrade metallglaset.

Metallglas är metaller som har en inre struktur som liknar glas – istället för en kristallstruktur, de är icke-periodiska. De tillverkas genom att värma legeringar till deras smältpunkt och sedan kyla dem på ett sätt som förhindrar kristallisering. Materialforskare är intresserade av dem eftersom de har ovanliga mekaniska egenskaper som exceptionell styrka. Men de har också en stor svaghet - under extrem stress, de kan mjukna under deformation, leder till ett katastrofalt misslyckande. I kontrast, med normala metaller, spänning resulterar i härdning när plastisk deformation inträffar, förhindrar att hela strukturen går isär. I denna nya ansträngning, forskarna har utvecklat ett sätt att få metalliskt glas att bete sig på samma sätt.

I sitt arbete, forskarna visade att deformation under triaxiell kompression kunde föryngra metalliska glasprover tillräckligt för att tillåta töjningshärdning på ett sätt som inte hade observerats i ett metalliskt tillstånd tidigare. Därvid, de upptäckte att med töjningshärdning, skjuvband på provytan skulle kunna förhindras. De fann också att efter föryngring, den första halon skiftade tillbaka mot en högre spridningsvektorstorlek efter deformation. Och de fann att de initiala härdningshastigheterna från provet var mycket högre än för kristallina legeringar, vilket visade att mekanismen de använde var mycket effektiv.

Forskarna noterade att den arbetshärdning som observerades i provet möjliggjordes av förökande defekter som hindrade glidning under deformation. De noterade vidare att för bulk-metalliska glasapplikationer, arbetshärdning bygger på minskningar av energi, i motsats till energiökningarna i kristallina metaller - en skillnad som framhäver nyheten i den mekanism de använde för att härda sitt metalliska glasprov.

Testning av processen visade att metallglasproverna var stabila vid rumstemperatur, och proverna hade effektiv töjningshärdning, vilket ökade möjligheten till kommersiella tillämpningar.

© 2020 Science X Network