非晶合金由于其独特的长程无序、短程有序结构，因而具有比常规晶态金属材料更为优异的物理和力学性能，如高强度、高硬度、高耐蚀性及高耐磨性，成为近年来材料界的研究热点。然而，块体非晶合金也有其固有的缺点，在远低于玻璃转变温度以下，变形通常沿单一主剪切带发生，表现出很小的整体塑性变形能力，从而限制了其在工程材料领域的应用。块体非晶合金塑性的提高，对了解材料的力学行为及塑性变形机理有重要的意义。近来，一些所谓的“延性”块体非晶合金也被相继报道，它们在断裂前体现较大的塑性应变。断裂后，这些合金的表面上均出现多重剪切带、剪切带的交割和分枝。截止到目前，虽然学者对这种塑性增强现象给了一些解释，但是其本质机理仍然不清楚。

 作者对相同试样不同部位样品进行系统的力学分析，合金试样的微观结构对于控制室温变形行为起主要作用。对于冷却速度大的试样，1-2 nm尺度的短程序团簇被认为是促进试样发生塑性变形的原因。这些团簇可能使快速凝固过程中从液体中遗留下来的预存晶核。这些弥散分布的团簇极大地改变了非晶合金自由体积的分布，它们作为钉扎点阻止了剪切带的进一步扩展。这种钉扎效应使得材料的应力模式由单轴转变为复杂的多重方向。多重剪切带的出现阻止了会导致灾难性断裂的裂纹的产生。因此，材料的整体塑性得到大幅度的提高。对于冷却速度较小而言，在铜模铸造过程中形成了8-10 nm尺度的纳米晶弥散分布于非晶基体上这种复相结构。由于这些细小的纳米晶原位形成于合金熔体冷却过程中，因此，它们与基体结合较好。纳米相与非晶相之间弹性性能的不同诱发局部应力集中，导致剪切带在纳米颗粒周围形成。这些细小的纳米晶有效地阻碍了剪切带的扩展，并诱发新的剪切带的形成，使得剪切带发生分支，进而导致材料大的宏观塑性。对于冷却速度最低的试样，其纳米颗粒的尺寸及体积分数都太大，基体中自由体积大量减少，脆性的纳米颗粒不能阻止剪切带沿整个试样扩展，导致材料的脆性增加。

   该研究结果发表在Journal of Materials Research （2007, 22:3067）上，相关的摘要信息如下。 

Title：Plasticity of a TiCu-based bulk metallic glass: Effect of cooling rate

Authors：J. Shen, Y.J. Huang, and J.F. Sun

Abstract：

Compressive deformation was experimentally investigated for Ti41.5Cu42.5Zr2.5Hf5Ni7.5Si1 bulk metallic glass (BMG) fabricated at different cooling rates. It was found that the ductility of the BMG alloy increased with increasing of the cooling rate in solidification. The alloy with a monolithic amorphous structure exhibited a large ductility, up to 12%. The effect of cooling rate on the ductility of the BMG alloy is interpreted in terms of the variation in amorphous nature and free volume of the as-cast materials.

全文见附件。