Onlangs heeft het Institute of Mechanics van de Chinese Academie van Wetenschappen samengewerkt met onderzoekers in binnen- en buitenland om nieuwe vooruitgang te boeken in het tegengaan van veroudering van glasmaterialen, en voor het eerst experimenteel de extreem jeugdige structuur van een typisch metaalglas gerealiseerd in een ultrasnelle tijdschaal.De gerelateerde resultaten zijn getiteld Ultrafast extreme rejuvenation of metallic glazen door schokcompressie, gepubliceerd in Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Het metastabiele glasmateriaal heeft de neiging tot spontane veroudering tot de thermodynamische evenwichtstoestand, en gaat tegelijkertijd gepaard met verslechtering van de materiaaleigenschappen.Door de input van externe energie kan het verouderende glasmateriaal de structuur echter verjongen (verjonging).Dit anti-verouderingsproces draagt enerzijds bij aan het basisbegrip van het complexe dynamische gedrag van glas, anderzijds is het ook bevorderlijk voor de technische toepassing van glasmaterialen.De afgelopen jaren is voor metallische glasmaterialen met brede toepassingsmogelijkheden een reeks structurele verjongingsmethoden voorgesteld, gebaseerd op niet-affiene vervorming, om de mechanische en fysische eigenschappen van de materialen effectief te controleren.Alle eerdere verjongingsmethoden werken echter op lagere stressniveaus en vereisen een voldoende lange tijdschaal, en hebben daarom grote beperkingen.
Onderzoekers op basis van de dual-target plate impact-technologie van het lichte gaspistool realiseerden zich dat het typische op zirkonium gebaseerde metaalglas snel verjongde tot een hoog niveau in ongeveer 365 nanoseconden (een miljoenste van de tijd die iemand nodig heeft om met zijn ogen te knipperen). oog).Enthalpie is extreem ongeordend.De uitdaging van deze technologie is om verschillende enkelvoudige pulsladingen en tijdelijke automatische ontladingen op GPa-niveau toe te passen op metallisch glas, om dynamisch falen van materialen zoals afschuifbanden en spallatie te voorkomen;tegelijkertijd, door de botssnelheid van de flyer te regelen, het metaal. De snelle verjonging van glas “bevriest” op verschillende niveaus.
Onderzoekers hebben een uitgebreid onderzoek uitgevoerd naar het ultrasnelle verjongingsproces van metallisch glas vanuit het perspectief van de thermodynamica, de meerschalige structuur en de fonondynamiek (‘Bose peak’), waaruit blijkt dat de verjonging van de glasstructuur afkomstig is van clusters op nanoschaal.Vrij volume geïnduceerd door de “shear transition”-modus.Op basis van dit fysieke mechanisme wordt een dimensieloos Deborah-getal gedefinieerd, wat de mogelijkheid van de tijdschaal van ultrasnelle verjonging van metallisch glas verklaart.Dit werk heeft de tijdschaal voor de verjonging van metalen glasstructuren met minstens 10 ordes van grootte vergroot, de toepassingsgebieden van dit soort materiaal uitgebreid en het begrip van mensen over de ultrasnelle dynamiek van glas verdiept.
Posttijd: 06-dec-2021