金屬玻璃的殘餘應力源於應變局部化或者鑄造過程或製造過程，對其性能具有顯著影響。高溫退火是釋放殘餘應力的常用方法，然而由於金屬玻璃的無序原子填充結構，直接測量其殘餘應力的演化非常困難。研究退火過程中外應力演化是探索殘餘應力弛豫行為的有效途徑。它還有助於理解金屬玻璃的力學性質，包括粘彈性變形和粘塑性變形。應力鬆弛過程可以用多個非指數方程很好地擬合，表現出分級動力學過程。同時，非平衡玻璃態表現出複雜的弛豫動力學，如α弛豫，β弛豫和γ弛豫。目前普遍認為應變的彈性恢復源於金屬玻璃的可逆重排事件，而宏觀流動對應於塑性變形。因此，應力鬆弛是檢測非均勻演化的一種便利方法。從實際的角度來看，大量研究致力於通過調節弛豫來改善金屬玻璃的性能。例如，剪切轉變區活化能與β弛豫相一致，反映β弛豫與塑性有關。此外，β弛豫被鑒定為具有可逆和不可逆部分。α弛豫表示更大規模的不可逆重排，通常與玻璃化轉變行為和均勻流動有關。因此迫切需要揭示應力鬆弛過程中的結構演化。
基於此，中國科學院寧波材料所王軍強研究員團隊通過探究了Fe基金屬玻璃應力鬆弛過程中物理量的演化，發現了應力鬆弛過程中動力學弛豫行為的轉化機制。相關論文以題為「Continuous transition from gamma to beta dynamics during stress relaxation」發表在Scripta Materialia上。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646222006091
圖1金屬玻璃的熱力學參數、弛豫行為和變形機制。
圖2 a)金屬玻璃的應力鬆弛行為;擴展指數b)和弛豫時間c)隨鬆弛時間的演化
圖3a-b)金屬玻璃回復過程中的應變演化; c)不同溫度下歸一化粘彈性應變隨鬆弛時間的演化。
圖4 a)弛豫時間隨溫度的演化；b)激活能隨鬆弛時間的演化；c)應力鬆弛過程中的原子演化示意圖。
在本研究中，研究人員通過應力弛豫和隨後的應變恢複試驗來表徵Fe76Si9B10P5金屬玻璃的弛豫動力學和力學響應。利用修正的KWW方程得到了瞬時動力學參數。揭示了鬆弛、動力學非均勻性和應變恢復隨時間的演化規律。通過g弛豫的局部孤立運動表現出更多的動力學均勻性，導致可逆非彈性變形。而慢β弛豫對應的不可逆部分的局部重排降低了均勻性，觸發了粘塑性流動。這一研究結果為釐清金屬玻璃的變形行為提供了新的思路。（文：Keep real）
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