金属玻璃形成液体的易脆性(fragility)与其固体力学性能的关联

【摘要】：大块金属玻璃(非晶合金)因具有极高强度、硬度等等优异力学性能,已在国防、空天等领域显示出广阔的应用前景。尤其是,研究发现这类材料在冲击载荷下呈现出显著的剪切自锐特征,显示出可能替代有辐射危害的贫铀合金成为新一代杆式动能穿甲弹的弹芯材料。然而,能否成功实现这一目标,一个极为关键的问题是理解金属玻璃剪切带的成因。有关金属玻璃剪切带形成机制,虽开展大量的工作,许多方面尚需深入探究。另一方面,玻璃是一种"冻结"的液体,一般经液体的过冷、玻璃态转变而形成。Angell在上个世纪80年代提出的液体易脆性(fragility),是表征玻璃形成液体在玻璃态转变点附近动力学下降行为的重要特征量,它是联系玻璃形成液体和固体的纽带。本文以金属玻璃为对象,通过大量实验数据分析和理论推导,揭示出金属玻璃形成液体的易脆性(fragility)和金属玻璃固体的弹性模量等力学性能存在固有关联。相关结果有可能为理解金属玻璃剪切带形成机制及指导大块金属玻璃的制备提供一种新思路。