Een team van Tohoku University heeft een nieuwe warmtebehandelingstechniek geperfectioneerd met snelle verwarming en asymmetrische koelprocessen in metallisch glas. Met deze techniek kon het team een ​​gradiënt van lokale glasachtige structuur induceren, een schijnbaar werkverhardend gedrag met zich meebrengen.

Werkverharding is het proces waarbij een materiaal wordt versterkt via plastische vervorming en wordt over het algemeen niet waargenomen in metalen glazen vanwege hun intrinsieke willekeurige structuur.

Hoewel bulkmetallische glazen (BMG's) veel aandacht hebben getrokken vanwege hun hoge sterkte, brede elastische limiet en uitstekende thermoplasticiteit, een belangrijk nadeel in termen van hun mechanische eigenschappen is een gebrek aan ductiliteit als gevolg van een intrinsieke werkverweking bij kamertemperatuur.

Dr. Wookha Ryu, Universitair docent Rui Yamada en professor Junji Saida van het Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS) hebben nu met succes unieke Zr ₆₀ Cu ₃₀ Al ₁₀ bulk metallic glas met een 2-D gradiënt verjongingstoestand, wat leidt tot een uitstekende ductiliteit en op maat gemaakte uitharding van een monolithische BMG bij kamertemperatuur.

"We hebben een nieuwe structuurcontroletechniek ontwikkeld met asymmetrische cryogene warmtebehandeling en een unieke glasachtige structuur geproduceerd met de 2-D gradiëntverjongingstoestand. De BMG vertoont een op maat gemaakt hardingsgedrag tijdens de algehele plastische vervormingsfase en een uitstekende ductiliteit in de kamer temperatuur, zei professor Saida.

De lokale vrije volumeconcentratie gerelateerd aan de verjongingstoestand regelt de afschuifbandhoek en de maximale effectieve afschuifspanning. Vandaar, De voortplanting van de afschuifband is verboden en de vorming van een volledig afschuifvlak dat het hele monster doorsnijdt, wordt geblokkeerd. De vorming van plastische spanning gaat gepaard met een toename van de kritische schuifspanning, wat resulteert in een duurzame schijnbare uitharding.

Het team onderzocht een op maat gemaakt hardingsmechanisme en stelde een experimenteel verband vast tussen de gradiënt van de verjongingstoestand en mechanische eigenschappen in op Zr gebaseerd metaalglas.