纳米机械测试期刊俱乐部

具有散装金属玻璃成型合金的仿生纳克雷氧化铝作为符合要求的相

由艾米·瓦特、杰·李、蔡·伍·柳、伯恩德·格卢多瓦茨、金永·金、安东尼·托姆西亚、石川竹子、朱莉安娜·施密茨、安德里亚斯·迈耶、马库斯·阿尔弗雷德、丹尼尔·基纳、恩·索·帕克和罗伯特·奥·里奇。

自然通讯, 2019, 10

近年来,开发先进的轻质材料,以减少车辆的油耗,越来越受到研究人员的关注。然而,这些相同的应用需要高水平的机械可靠性,因此,在不牺牲断裂韧性或疲劳寿命的情况下实现高强度重量比的平衡至关重要。许多生物材料,如贝壳中的nacre,已经表现出这种特性,因此探索设计生物启发的微观结构的路线是有希望的。


本文的研究人员报告一种像纳克雷一样陶瓷和金属复合材料,氧化铝"砖块"在一个硅基散装金属玻璃基质"砂浆"。然后探讨了材料加工、微观结构和性能之间的关系。具体来说,氧化铝被冻结铸造成两个结构,拉梅拉和砖瓦,然后渗透与金属玻璃在两个不同的温度1153和1273K。所有四种材料在散装弯曲强度和断裂韧性方面都表现出不同的机械性能。最令人感兴趣的是,在1273K的实体结构渗透具有上升的R曲线,表明稳定的缓慢裂纹增长和外在的韧性加强高达14MPa-m1/2。这归因于从矩阵中裂开陶瓷砖的桥接、偏转和拉出。他们还能够进行原位SEM蚀刻微血度测试,隔离陶瓷-金属界面,以达到两个渗透温度。1273 K 渗透温度导致面间断裂与 BMG 断裂,由于氧化铝侵蚀导致界面更粗糙。因此,即使微尺度测试由于接口较弱而导致的韧性较低,在批量规模上,迫使沿接口的故障激活外在的强化机制。这是从微型机械和散装规模机械测试中收集的互补信息的一个很好的证明,这些测试是工程新的先进结构材料所必需的。