Un'illustrazione schematica di vetro metallico con vari stati di rilassamento a seconda della velocità di raffreddamento. Credito:Università di Tohoku
Un team della Tohoku University ha perfezionato una nuova tecnica di trattamento termico con processi di riscaldamento rapido e raffreddamento asimmetrico in vetro metallico. Questa tecnica ha permesso al team di indurre un gradiente di struttura vetrosa locale, portando un comportamento apparente di incrudimento del lavoro.
L'incrudimento è il processo mediante il quale un materiale viene rinforzato tramite deformazione plastica e non è generalmente osservato nei vetri metallici a causa della loro struttura intrinseca casuale.
Sebbene i vetri metallici sfusi (BMG) abbiano attirato molta attenzione a causa della loro elevata resistenza, ampio limite elastico ed eccellente termoplasticità, uno svantaggio maggiore in termini di proprietà meccaniche è stata la mancanza di duttilità dovuta ad un intrinseco rammollimento del lavoro a temperatura ambiente.
Dottor Wookha Ryu, L'assistente professore Rui Yamada e il professor Junji Saida dell'Istituto di ricerca di frontiera per le scienze interdisciplinari (FRIS) hanno ora prodotto con successo Zr unico 60 Cu 30 Al 10 vetro metallico sfuso con uno stato di ringiovanimento del gradiente 2-D, che porta ad un'eccellente duttilità e indurimento su misura di un BMG monolitico a temperatura ambiente.
"Abbiamo sviluppato una nuova tecnica di controllo della struttura con trattamento termico criogenico asimmetrico e prodotto una struttura vetrosa unica con lo stato di ringiovanimento del gradiente 2-D. Il BMG mostra un comportamento di indurimento su misura durante tutta la fase di deformazione plastica complessiva, nonché un'eccellente duttilità nella stanza temperatura, ", ha detto il professor Saida.
Un'illustrazione schematica del metodo di raffreddamento rapido asimmetrico. Credito:Università di Tohoku
La concentrazione di volume libero locale correlata allo stato di ringiovanimento controlla l'angolo della banda di taglio e la massima sollecitazione di taglio efficace. Quindi, la propagazione della banda di taglio è vietata e la formazione di un piano di taglio completo che attraversa l'intero provino è bloccata. La generazione di deformazione plastica è accompagnata da un aumento dello sforzo di taglio critico, che si traduce in un indurimento apparente sostenibile.
Il team ha studiato un meccanismo di indurimento su misura e ha stabilito un collegamento sperimentale tra il gradiente dello stato di ringiovanimento e le proprietà meccaniche nel vetro metallico a base di Zr.
