| 引文格式 |
| M.C. Li*, H.M. Guan, S. Yang, X. Ma, Q. Li, Minor Cr alloyed Fe–Co–Ni–P–B high entropy bulk metallic glass with excellent mechanical properties, Materials Science and Engineering: A 805 (2021) 140542 |
| 题目 |
| 基于微合金化制备具有优异力学性能的Fe-Co-Ni-P-B块体高熵非晶合金 |
| Title |
| Minor Cr alloyed Fe-Co-Ni-P-B high entropy bulk metallic glass with excellent mechanical properties |
| 专家照片
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| 座右铭 |
| 博观而约取，厚积而薄发 |
| 个人简介 |
| 黎明灿，男，汉族，中共党员，工学博士。新疆大学材料科学与工程学院副教授，博士研究生导师，主要从事非晶态固体力学方面的研究工作。近五年主持国家自然科学基金两项、新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目两项。在亚稳态金属材料的变形和断裂机理方面取得了一系列新颖的研究成果并相继发表于Journal of Materials Science & Technology, Materials Science and Engineering: A, Journal of Alloys and Compounds等国际高水平期刊，获 “第十六届新疆维吾尔自治区自然科学优秀学术论文”三等奖一项（排名第一）。 |
| 研究领域 |
1、亚稳态金属材料的变形和断裂机理
2、高熵合金的强韧化 |
| 研究背景/选题意义/研究价值 |
| 块体非晶合金因其独特而优异的性能而在结构材料领域展现出广阔的应用前景。但室温脆性严重限制了这类无序合金的实际应用。尤其是铁基非晶，作为极具吸引力的磁性材料，通常表现出完全脆性断裂。过去几十年，科学家们提出了不同的用于改善非晶合金塑性的策略，但这些策略主要针对典型的韧性非晶体系。因此，提出一种可有效提升铁基非晶室温塑性的方法非常重要。由于位错的缺失，非晶合金的塑性变形通常以剪切带为载体，而剪切带是剪切转变区激活和联合的结果。因此，在当前工作中，我们通过特殊元素的微量合金化调控铁基非晶合金的局域化学序，诱导更硬溶质中心团簇的形成和更多自由体积的出现，前者在提升非晶合金屈服强度的同时，对剪切带的扩展起到阻挡作用并促进多重剪切带的形成，后者为剪切带形核提供了更多位点，两者的协同作用不仅提升了该铁基非晶合金的屈服强度，而且显著改善了塑性变形能力。 |
| 主要研究内容 |
| 高分辨透射电子显微镜图像和对应的选取衍射结果如图1(a)和(b)所示。迷宫似的原子排列和晕圈状的电子衍射花样都表明样品具备完全非晶态结构。通过对电子衍射花样的定量分析和快速傅里叶变换可获得真实空间原子排列的径向分布函数（图1(c)所示）。从图中的第一峰的位置可以看出Cr2.5的第一峰相对Cr0出现了右移，这说明Cr的添加导致了合金中平均原子间距的增加。这意味着Cr2.5合金中的原子排列更加疏松，也就是合金中含有更大量的自由体积。 
图1. 微量合金化前后两种非晶合金的高分辨透射电子显微镜图像和对应的选取衍射结果及环积分后所得径向分布函数 图2(a)是两种非晶合金的工程应力-应变曲线。所有样品均在线弹性变形之后表现出显著的屈服行为。相比于Cr0合金，Cr2.5表现出屈服强度和塑性变形的同步提升。图2(b)和(c)的结果表明Cr2.5合金的表面剪切带密度显著大于Cr0，考虑到非晶合金的塑性变形通常是由剪切带承载的，越大的剪切带密度意味着越好的塑性变形能力，这和图2(a)中所示结果相一致。
图2. 两种非晶合金的工程应力-应变曲线和失效样品的表面形貌 图3是根据非晶合金弹塑性流变本构方程计算得到的两种合金的应力-应变关系。结果表明，Cr2.5合金具有更低的应力过冲，但稳定流变应力却和Cr0合金接近。由于非晶合金内部存在弹性背基体和类液区，随着载荷的增加，高自由体积含量的样品中因存在更多剪切转变区的潜在核心而有更多的剪切转变区被激活。这将导致应变的更均匀分布和更低的力学均匀性，对应着更小的应力过冲和更均匀的塑性变形。相反，剪切带坯胎越少，应力过冲越大，塑性变形越易局域化。在剪切带扩展过程中，更强的溶质中心团簇将会产生更大的扩展能垒，进而引起剪切带的捕获和增殖，导致剪切带密度的提升进而改善非晶合金的塑性变形能力。
图3. 基于非晶合金流变本构方程获得的应力-应变关系 |
| 主要创新点 |
| 提出了一种用于设计韧性铁基块体非晶合金的方法，并通过实验和理论分析相结合的方法验证了上述方法的有效性。 |
