Los compuestos de vidrio metálico a granel (BMGC) que contienen dendritas de β-Ti formadas in situ son prometedores para muchas aplicaciones. Sin embargo, sigue siendo un desafío ajustar eficazmente sus microestructuras y propiedades mecánicas para la aplicación.

Recientemente, Assoc. El profesor Zhang Long y el profesor Zhang Haifeng del Instituto de Investigación de Metales (IMR) de la Academia China de Ciencias y sus colaboradores encontraron que cuando el β-Ti in situ tiene una metaestabilidad marginal, las BMGC exhiben obvios modales dentados en las curvas de tensión-deformación. Esto es muy diferente al comportamiento de tensión informado anteriormente de las BMGC, pero similar al comportamiento de compresión de las BMG monolíticas.

Estos hallazgos fueron publicados en Cartas de revisión física el 28 de julio.

Las pruebas de tensión uniaxial mostraron que este BMGC se fracturó en un modo de cizallamiento. En la microestructura de las muestras fracturadas, las bandas de deformación penetraron tanto en la dendrita de β-Ti como en la matriz vítrea local.

La caracterización TEM mostró que la banda de deformación con un espesor de ~ 10 nm en la dendrita β-Ti estaba compuesta principalmente por ω-Ti, sugiriendo que la fase β se transfirió a la fase ω durante la deformación.

El espesor de la banda ω fue similar al de las bandas de cizallamiento en la matriz vítrea, lo que implica una transferencia continua de deformaciones entre la banda de cizallamiento y la banda de ω-Ti.

Por lo tanto, El comportamiento dentado observado del BMGC bajo tensión surgió de este nuevo mecanismo de deformación plástica:el mecanismo de cizallamiento cooperativo que comprende una banda de cizallamiento en la matriz vítrea y una banda de ω-Ti en la dendrita de ß-Ti metaestable.

El deslizamiento de las tres dislocaciones parciales en tres planos {112} consecutivos transfirió la fase β a la fase ω, debido a la menor energía libre de la fase ω en comparación con la fase β metaestable. Por lo tanto, este mecanismo de cizallamiento cooperativo fue muy relevante para la metaestabilidad de la fase β.

El evento de cizallamiento cooperativo que comprende la banda de cizallamiento y la banda de ω-Ti indujo una avalancha de cizallamiento en la región local de una sola dendrita (con una escala de varias decenas de micrómetros), pero fue detenido por las dendritas de β-Ti adyacentes con diferentes orientaciones cristalinas. Esto se debe a que se requiere una tensión mucho mayor para penetrar en otras dendritas de β-Ti orientadas de manera diferente. La repetición de la activación y detención de los eventos de cizallamiento cooperativo provoca las estrías de las BMGC bajo tensión.

El descubrimiento de la cizalla cooperativa que comprende una banda de cizalla en matriz vítrea y una banda ω en dendrita de β-Ti no solo enriquece los mecanismos de deformación de las BMGC, pero también proporciona la base fundamental para desarrollar BMGC de alta liberación de energía con plasticidad de tracción y modo de fractura por cizallamiento.