西工大新闻网4月14日电（乔吉超 郝奇）非晶合金是合金熔体在急冷过程中形成的一种新型金属材料, 兼具金属和玻璃特性, 表现出独特的力学、化学和物理性能, 如高强度、高断裂韧性、高弹性应变极限、耐腐蚀、优良的软磁性能及在过冷液相区具有超塑性等, 在材料科学和工程应用领域中具有巨大潜力而备受关注。非晶态固体是相当复杂的原子无序堆积的凝聚态物质，由于目前缺乏对其本征微观结构表征的理论知识，因此这种结构无序体系如何耗散外力、发生形变，其原子尺度的无序性与宏观力学性能之间的关联是仍未得到很好解决的重要科学问题。

近日，西北工业大学力学与土木建筑学院乔吉超教授课题组在非晶合金非弹性变形的微观物理机制方面开展了较为全面的研究工作，相关研究成果以题为“A hierarchically correlated flow defect model for metallic glass: Universal understanding of stress relaxation and creep”(https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103288)的论文发表于期刊《InternationalJournal of Plasticity》,该期刊是力学和机械工程领域国际公认的顶级期刊。

图1 流动缺陷的激活、长大和湮灭示意图

本研究旨在提供了一个基于分级关联原子运动的非晶态物质变形理论框架，以定量描述金属玻璃中的非弹性变形。缺陷浓度作为序参量，随温度和非弹性应变而演化。通过分级关联原子运动理论，我们推导了非晶合金中局部剪切事件特征时间的演化，这些事件涉及流动缺陷的激活、生长和湮灭，相关概念在之前的平均场理论中并未考虑。当前的理论框架可对小应变的线性粘弹性动态力学响应和大应变非弹性变形行为(蠕变、应力松弛)进行描述，进一步为理解非晶态物质的弛豫现象和非弹性变形行为的微观机制提供新的视角。

图2 (a) Gumbel分布；(b) La60Ni15Al25非晶合金温度谱曲；(c) La60Ni15Al25非晶合金损耗模量频率谱；(d) 蠕变响应

该论文西北工业大学（第一单位）博士研究生郝奇为第一作者，西北工业大学乔吉超教授为通讯作者。共同作者有中科院力学研究所王云江研究员、吕国建博士，西班牙加泰罗尼亚理工大学EloiPineda教授，法国国立里昂应用科学学院(INSA Lyon)Jean-Marc Pelletier教授以及香港城市大学杨勇教授。该研究得到了国家自然科学基金委(Nos.51971178、12072344)、陕西省杰出青年科学基金(2021JC-12)、中国科学院青年创新促进会、MICINN (PID2020-112975GB-I00)、Generalitat de Catalunya (2017SGR0042)、General Research Fund (CityU11200719、CityU11213118)等项目的资助。

（审稿：温世峰）