一种金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法

本发明属于金属玻璃断裂行为与微观结构特征建立联系的领域，具体涉及一种将金属玻璃断裂面韧窝形貌分布于流动单元分布建立起联系的方法。

背景技术：

1、在现代材料科学研究过程中，建立起宏观力学表现行为与微观结构之间的关系显得尤为重要。但是因为金属玻璃在结构上的长程无序而无法建立起微观结构与宏观力学行为之间的关系。随着科学研究的不断发展，有研究发现金属玻璃结构并不是均匀一致的，而是存在一些被称为流动单元的未被“冻结”软区，所以可以认为金属玻璃的结构为在排列较密集的基底(硬区)上镶嵌着排列较松散的一些区域(流动单元)。自流动单元被发现以来就被认为是金属玻璃的结构缺陷，通过调控流动单元来改性金属玻璃的力学性能就受到了广泛关注。有研究表明流动单元为金属玻璃变形载体剪切转变区的优质生成位置，即表明流动单元与金属玻璃的力学行为存在着相关性。

2、金属玻璃虽然拥有众多优异的力学性能，但是其在室温下零塑性成为阻碍其作为结构材料的主要原因之一，所以对金属玻璃增塑成为研究金属玻璃的主要目的。材料的断裂面韧窝形貌尺寸与塑韧性有着不可分割的关系。类比于晶体材料中晶粒尺寸与断口韧窝形貌尺寸的相关性，即晶粒尺寸变小可以使得断口韧窝尺寸也变小。本发明主要将金属玻璃断裂面韧窝形貌分布与流动单元的分布定量化表征并建立起联系。本发明建立的断裂面韧窝形貌分布与流动单元分布将对建立金属玻璃宏观力学表现行为与微观结构之间关系发挥作用。

技术实现思路

1、为了克服金属玻璃宏观力学行为与微观结构之间难以建立联系的困难，本发明的目的在于提供一种将金属玻璃断裂面韧窝形貌分布与其微观结构中流动单元的分布建立起联系的方法。

2、为了实现上述的目的，本发明采用如下的技术方案实现的：

3、一种金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，包括以下步骤：

4、1)统计金属玻璃断裂面韧窝形貌分布：通过铜模吸铸的方式制备得到直径为2～6mm的金属玻璃；将吸铸得到的金属玻璃制备成长径比为1～2的柱子，并将柱子两端磨平；使用拉伸机对金属玻璃柱以0.01～0.03s-1的速度进行单向压缩，直至金属玻璃柱发生与轴向成大致～45°角的典型剪切断裂；在扫描电镜下拍摄出清晰可见的金属玻璃柱断裂面的韧窝分布图；将韧窝内部可以容纳的最大直线长作为韧窝尺寸的量化指标，利用该量化指标对韧窝尺寸进行统计，并对韧窝的尺寸与其对应的数量用柱状图的形式统计出韧窝形貌大小的分布情况；利用gauss拟合的方式对韧窝形貌尺寸分布进行拟合；将guass拟合的结果通过正态分布参数x～n(μ,σ2)的形式进行表征，通过σ值变化描述的韧窝形貌尺寸分布；

5、2)金属玻璃流动单元分布的测定：采用动态热机械分析法测定金属玻璃的损耗模量-温度的相关性曲线；动态热机械分析法的测定模式为单悬臂模式；动态热机械分析法的升温速率为1～3k/min；动态热机械分析法的升温范围为室温～250℃；利用guass拟合的方式对损耗模量-温度曲线中的β弛豫峰进行拟合；选取拟合峰的半高宽fwhm值作为衡量流动单元分布的参数；

6、3)通过比较σ值与半高宽fwhm值的变化即可得到金属玻璃断裂面韧窝形貌分布与流动单元分布呈一致的变化趋势。

7、所述的金属玻璃体系成分为la-ni-al。

8、步骤1)中单轴压缩金属玻璃柱的长径比为1～2。

9、步骤1)中单轴压缩速率为0.01～0.03s-1。

10、步骤1)中统计的韧窝尺寸为韧窝的最大边长。

11、步骤1)中对于不同大小的韧窝尺寸采用guass拟合的方式获得正态分布参数x～n(μ,σ2)，通过σ值的变化趋势来表征韧窝形貌分布的变化。

12、步骤2)中测定损耗模量-温度相关性曲线的动态热机械分析法的测定模式为单悬臂模式。

13、步骤2)中测定损耗模量-温度相关性曲线的动态热机械分析法的升温速率为1～3k/min。

14、步骤2)中测定损耗模量-温度相关性曲线的动态热机械分析法的升温范围为室温～250℃。

15、

16、步骤2)中损耗模量-温度相关性曲线中β弛豫峰通过guass拟合的方式获得半高宽fwhm值，通过fwhm值的变化趋势来表征流动单元分布的变化。

17、本发明经研究发现，表征金属玻璃韧窝形貌分布的σ值与表征流动单元的半高宽fwhm值的变化趋势是一致的，即可以认为确立起了金属玻璃断裂面韧窝形貌分布与流动单元分布之间的联系。

技术特征：

1.一种金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，所述的金属玻璃体系成分为la-ni-al。

3.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤1)中单轴压缩金属玻璃柱的长径比为1～2。

4.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤1)中单轴压缩速率为0.01～0.03s-1。

5.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤1)中统计的韧窝尺寸为韧窝的最大边长。

6.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤1)中对于不同大小的韧窝尺寸采用guass拟合的方式获得正态分布参数x～n(μ,σ2)，通过σ值的变化趋势来表征韧窝形貌分布的变化。

7.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤2)中测定损耗模量-温度相关性曲线的动态热机械分析法的测定模式为单悬臂模式。

8.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤2)中测定损耗模量-温度相关性曲线的动态热机械分析法的升温速率为1～3k/min。

9.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤2)中测定损耗模量-温度相关性曲线的动态热机械分析法的升温范围为室温～250℃。

10.根据权利要求1所述的金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，其特征在于，步骤2)中损耗模量-温度相关性曲线中β弛豫峰通过guass拟合的方式获得半高宽fwhm值，通过fwhm值的变化趋势来表征流动单元分布的变化。

技术总结
本发明公开了一种金属玻璃断面韧窝形貌与流动单元分布建立联系的方法，主要将金属玻璃断裂面韧窝形貌分布与流动单元的分布量化表征并建立起联系，建立的断裂面韧窝形貌分布与流动单元分布关系将对建立金属玻璃宏观力学表现行为与微观结构之间的关系发挥作用。本发明首先统计金属玻璃断裂面韧窝形貌分布，通过β弛豫的行为对流动单元的分布进行表征，通过比较表征韧窝形貌分布离散程度的σ值与表征流动单元分布的半高宽FWHM值的变化，得到金属玻璃断裂面韧窝形貌分布与流动单元分布呈一致的变化趋势。本发明表征金属玻璃韧窝形貌分布的σ值与表征流动单元分布的半高宽FWHM值的变化趋势是一致的，即确立起了金属玻璃断裂面韧窝形貌分布与流动单元分布之间的联系。

技术研发人员：黄平,王飞,王壮壮
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14