近日，中國科學(xué)院金屬研究所副研究員張龍、研究員張海峰等合作研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)非晶內(nèi)生復(fù)合材料中β-Ti相具有臨界的亞穩(wěn)定性時(shí)（即在拉伸載荷作用下內(nèi)生β相既不能保持穩(wěn)定也不會轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>α'或α＂馬氏體相），則非晶內(nèi)生復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線上會出現(xiàn)明顯的鋸齒流變行為。這與之前報(bào)道的非晶內(nèi)生復(fù)合材料的拉伸力學(xué)行為明顯不同，而是類似于單相非晶合金在壓縮載荷作用下的鋸齒流變行為，且該非晶內(nèi)生復(fù)合材料在拉伸中的鋸齒大小累積分布也服從類似的冪律分布規(guī)律。該非晶內(nèi)生復(fù)合材料呈現(xiàn)剪切破壞模式，拉伸破壞后的微觀組織中變形帶同時(shí)貫穿了β-Ti枝晶和局域非晶基體。β-Ti枝晶中的變形帶主要由ω-Ti相組成，厚度約為10nm，表明亞穩(wěn)β相在變形過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榱?/span>ω相。非晶內(nèi)生復(fù)合材料的鋸齒行為起源于這種新的塑性變形機(jī)制：非晶基體中剪切帶與亞穩(wěn)β-Ti枝晶中ω-Ti帶的協(xié)同剪切機(jī)制。剪切帶與ω-Ti帶的協(xié)同剪切可以在單個(gè)枝晶的局域范圍（數(shù)十微米）內(nèi)引發(fā)剪切失穩(wěn)，但協(xié)同剪切變形帶會被周圍不同晶體取向的β-Ti枝晶所抑制。剪切帶/ω-Ti帶的協(xié)同剪切不斷被激發(fā)和抑制導(dǎo)致了非晶內(nèi)生復(fù)合材料出現(xiàn)了拉伸鋸齒行為。ω帶的產(chǎn)生與協(xié)同剪切過程的高應(yīng)變速率（可高達(dá)～10³ s^-1）有關(guān)，高應(yīng)變速率激發(fā)1/2<111>_β全位錯(cuò)，由于ω相的自由能相對于亞穩(wěn)β相更低，全位錯(cuò)分解為兩個(gè)1/12<111>_β和一個(gè)1/3<111>_β不全位錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)β相到ω相轉(zhuǎn)變。這種協(xié)同剪切機(jī)制與內(nèi)生β相的亞穩(wěn)定性密切相關(guān)。剪切帶與ω帶協(xié)同剪切機(jī)制的發(fā)現(xiàn)豐富了對非晶復(fù)合材料變形機(jī)制的認(rèn)識，為開發(fā)兼具拉伸塑性和剪切破壞方式的高釋能非晶內(nèi)生復(fù)合材料提供了理論基礎(chǔ)。 

　　相關(guān)成果以“非晶內(nèi)生亞穩(wěn)β-Ti復(fù)合材料中的協(xié)同剪切”（Cooperative Shear in Bulk Metallic Glass Composites Containing Metastable β-Ti Dendrites）為題，發(fā)表在Physical Review Letters上。研究工作得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、“興遼英才計(jì)劃”等支持。 

　　論文鏈接 

　　非晶內(nèi)生亞穩(wěn)β-Ti復(fù)合材料的微觀組織和拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

　　拉伸破壞后樣品的微觀組織，可見協(xié)同剪切的變形帶貫穿枝晶與非晶基體

　　β到ω的相轉(zhuǎn)變以及非晶內(nèi)生復(fù)合材料中剪切帶與ω-Ti帶的協(xié)同剪切機(jī)制