通过添加铝来提升铜锆金属玻璃的力学性能：结构不均匀性视角

        本研究探究了添加铝对铜锆金属玻璃的力学性能和内部结构演变的影响。研究发现，当铝的添加量高达 20% 时，通过减少剪切带的局部化现象并促进弹性模量更均匀地分布，能够显著提升材料的塑性变形能力。随着铝含量的增加，结构不均匀性从 38% 降低至 18.6%，同时弹性模量的不均匀性也从 27% 下降到 15.2%。沃罗诺伊多面体分析表明，<0 0 12 0> 构型大幅增加，其比例从铝含量为 0% 时的 2.68% 上升至铝含量为 20% 时的 8.67%，增幅达 224%，这凸显了铝在增强结构均匀性和降低局部应力集中方面的作用。这些改善使得材料的延展性和稳定性得到了提升，解决了金属玻璃力学性能方面的一个关键限制问题。这项工作为优化金属玻璃的成分以提高其力学性能提供了有价值的见解，为未来旨在满足各种工业应用需求的材料设计奠定了良好的基础。

图1.（a-d）在拉伸测试过程中，不同铝含量合金的剪切带起始区域；（e-h）不同铝含量合金的相对弹性模量的空间分布。

图2.（a）在不同铝含量下，非晶态合金中六种最常见的沃罗诺伊多面体（VP）和碎片化结构的含量与约化弹性模量 E之间的斯皮尔曼等级相关系数（虚线表示 0.8 的阈值，此阈值以上的区域（红色）表明 E与沃罗诺伊多面体之间存在强正相关关系）；（b）二十面体及类二十面体元素随铝含量的变化情况：（I）0%；（II）5%；（III）10%；（IV）20%（LFFS 为五阶系数） 。

图3. <0,0,12,0> 构型中心原子的分布情况（a-d）各种 <0,0,12,0> 构型；（e-h）铜 <0,0,12,0> 构型；（i-k）铝 <0,0,12,0> 构型。

标题：通过添加铝增强铜锆金属玻璃的力学性能：对结构不均匀性的深入理解

作者:Yezeng He, Lingfeng Li，Qi He，Changjiu Chen，Nahid Hojati，Fatemehsadat Sayyedan，Reza Behmadi，Akbar 

Hojjati-Najafabadi 

DOI：https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2025.112044