我校祖方遒教授课题组在金属玻璃增塑及成型领域获重要突破

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块体金属玻璃室温塑性差及难以成型是非晶材料研究领域的国际性难题。近日,材料科学与工程学院博士生张启东在导师祖方遒教授的指导下,创造性提出并成功实现了一种用于块体金属玻璃增塑的高流变成型方法,在金属玻璃增塑及成型方面取得重要突破。该项研究的初步成果发表在材料领域国际著名期刊《Materials Letters》上,并获得了非晶材料领域顶级权威、加州理工W.L. Johnson教授的关注和高度评价。 金属玻璃又称非晶合金,是一类性能优异的新型材料,因其不同于常见晶态金属材料而呈长程无序结构特点,具备超高强度和硬度、优异的耐磨性、耐腐蚀性、软磁性(铁基)等性能特点,在民用及高科技领域已获得应用,且被认为是极具应用前景的新型结构材料和功能材料。然而,其脆性特征、切削加工性差且热成型困难两方面因素,严重制约了其工程应用范围。 基于Johnson教授发明的脉冲电流快速加热技术,祖方遒教授课题组通过调控过冷液体变形比、充型过程获得超高流变速率等方法创新,从而显著强化成型后非晶微观结构非均匀性,发展出了金属玻璃显著增塑的高流变速率成型新方法。 该方法快速将金属玻璃升温至其过冷液相区,并迅即自动实施高速流变充型,快冷后获得尺寸精确、轮廓清晰、表面光洁的非晶零件,整个过程在数十毫秒时间内即可完成,且成型后非晶材料的室温压缩塑性得以数倍提高。该方法同时实现了金属玻璃的成型与增塑,易于实施且高效。 据介绍,该课题组已进一步验证了这一方法对多种锆基金属玻璃成型和显著增塑的普适性,并对其作用机理形成了初步认识。这一成果不仅对扩大金属玻璃材料的工程应用具有重大意义,同时为块体非晶形变力学行为的认知及其科学基础的发展提供了新的研究途径。 ? 图1 ?HRRF方法对Zr48Cu36Al8Ag8合金的增塑(20倍)与成型效果——引自[Mater. Lett.164(2016)248] ? 图2 HRRF方法对其它金属玻璃增塑效果示例 文章链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X15308387 (黄中月/文??黄中月/图)?? 编辑:周慧

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