Les composites de verre métallique en vrac (BMGC) contenant des dendrites β-Ti formées in situ sont prometteurs pour de nombreuses applications. Cependant, il reste difficile de régler efficacement leurs microstructures et leurs propriétés mécaniques pour l'application.

Récemment, Assoc. Les professeurs Zhang Long et Zhang Haifeng de l'Institut de recherche sur les métaux (IMR) de l'Académie chinoise des sciences et leurs collaborateurs ont découvert que lorsque le β-Ti in situ a une métastabilité marginale, les BMGC présentent des manières dentelées évidentes dans les courbes contrainte-déformation. Ceci est très différent du comportement de tension signalé précédemment des BMGC, mais similaire au comportement de compression des BMG monolithiques.

Ces résultats ont été publiés dans Lettres d'examen physique le 28 juillet.

Des essais de traction uniaxiale ont montré que ce BMGC était fracturé en cisaillement. Dans la microstructure des échantillons fracturés, des bandes de déformation ont pénétré à la fois la dendrite β-Ti et la matrice vitreuse locale.

La caractérisation MET a montré que la bande de déformation d'une épaisseur de ~10 nm dans la dendrite β-Ti était principalement composée de ω-Ti, suggérant que la phase transférée à la phase lors de la déformation.

L'épaisseur de la bande était similaire à celle des bandes de cisaillement dans la matrice vitreuse, impliquant un transfert continu de déformations entre la bande de cisaillement et la bande ω-Ti.

Par conséquent, le comportement de dentelure observé du BMGC sous tension est issu de ce nouveau mécanisme de déformation plastique :le mécanisme de cisaillement coopératif comprenant une bande de cisaillement dans la matrice vitreuse et une bande ω-Ti dans la dendrite β-Ti métastable.

Le glissement des trois dislocations partielles sur trois plans {112} consécutifs a transféré la phase dans la phase , en raison de l'énergie libre plus faible de la phase par rapport à la phase β métastable. Par conséquent, ce mécanisme de cisaillement coopératif était fortement pertinent pour la métastabilité de la phase .

L'événement de cisaillement coopératif comprenant la bande de cisaillement et la bande ω-Ti a induit une avalanche de cisaillement dans la région locale d'une seule dendrite (avec une échelle de plusieurs dizaines de micromètres), mais il a été arrêté par les dendrites β-Ti adjacentes avec des orientations cristallines différentes. En effet, une contrainte beaucoup plus élevée est nécessaire pour pénétrer d'autres dendrites β-Ti orientées différemment. La répétition de l'activation et de l'arrêt des événements de cisaillement coopératif provoque les dentelures des BMGC sous tension.

La découverte du cisaillement coopératif comprenant une bande de cisaillement dans une matrice vitreuse et une bande dans la dendrite β-Ti enrichit non seulement les mécanismes de déformation des BMGCs, mais fournit également la base fondamentale pour le développement de BMGC à haute libération d'énergie avec une plasticité en traction et un mode de rupture par cisaillement.