I compositi di vetro metallico sfuso (BMGC) contenenti dendriti β-Ti formati in situ sono promettenti per molte applicazioni. Però, rimane difficile mettere a punto in modo efficace le loro microstrutture e proprietà meccaniche per l'applicazione.

Recentemente, Assoc. Il prof. Zhang Long e il prof. Zhang Haifeng dell'Istituto di ricerca sui metalli (IMR) dell'Accademia cinese delle scienze e i loro collaboratori hanno scoperto che quando il β-Ti in situ ha una metastabilità marginale, i BMGC mostrano evidenti modi seghettati nelle curve sforzo-deformazione. Questo è molto diverso dal comportamento di tensione precedentemente riportato dei BMGC, ma simile al comportamento di compressione dei BMG monolitici.

Questi risultati sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica il 28 luglio.

I test di tensione uniassiale hanno mostrato che questo BMGC è stato fratturato in modalità di taglio. Nella microstruttura dei campioni fratturati, le bande di deformazione penetrano sia nel dendrite -Ti che nella matrice vetrosa locale.

La caratterizzazione TEM ha mostrato che la banda di deformazione con uno spessore di ~10 nm nel dendrite β-Ti era principalmente composta da ω-Ti, suggerendo che la fase si è trasferita alla fase durante la deformazione.

Lo spessore della banda ω era simile a quello delle bande di taglio nella matrice vetrosa, implicando un trasferimento continuo di deformazioni tra la banda di taglio e la banda -Ti.

Perciò, il comportamento di dentatura osservato del BMGC sotto tensione deriva da questo nuovo meccanismo di deformazione plastica:il meccanismo di taglio cooperativo comprendente una banda di taglio nella matrice vetrosa e una banda -Ti nel dendrite β-Ti metastabile.

Lo scorrimento delle tre dislocazioni parziali su tre piani {112} consecutivi ha trasferito la fase nella fase ω, a causa della minore energia libera della fase rispetto alla fase β metastabile. Perciò, questo meccanismo di taglio cooperativo era fortemente rilevante per la metastabilità della fase .

L'evento di taglio cooperativo comprendente la banda di taglio e la banda ω-Ti ha indotto una valanga di taglio nella regione locale di un singolo dendrite (con una scala di diverse decine di micrometri), ma è stato arrestato dai dendriti β-Ti adiacenti con differenti orientamenti cristallini. Questo perché è necessario uno stress molto più elevato per penetrare altri dendriti β-Ti diversamente orientati. La ripetizione dell'attivazione e dell'arresto degli eventi di taglio cooperativo provoca le dentellature dei BMGC sotto tensione.

La scoperta del taglio cooperativo comprendente una banda di taglio in matrice vetrosa e una banda in dendrite β-Ti non solo arricchisce i meccanismi di deformazione dei BMGC, ma fornisce anche la base fondamentale per lo sviluppo di BMGC ad alto rilascio di energia con plasticità a trazione e modalità di frattura da taglio.