采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了石墨烯對Cu
50Zr
50金屬玻璃(MG)力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，石墨烯的加入可以提高M(jìn)G的強(qiáng)度，增強(qiáng)其塑性變形能力。結(jié)果還表明，MG/石墨烯納米層合板(MGGNLs)的力學(xué)性能和變形行為與石墨烯的嵌入位置密切相關(guān)。值得強(qiáng)調(diào)的是，石墨烯的嵌入位置存在一個(gè)閾值，使得MGGNL的塑性變形達(dá)到均勻變形。隨著石墨烯插入距離的增加，MGGNL的塑性變形模式由多剪切帶(SBs)的相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蜃冃危罱K轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟袔е鲗?dǎo)的傳播。結(jié)果表明，通過引入石墨烯并優(yōu)化其插入位置，可以得到高強(qiáng)度、高塑性的MGGNLs。
圖1. Cu
50Zr
50 MGGNL的微觀結(jié)構(gòu)原子示意圖。黃色、藍(lán)色和紅色原子分別代表Cu、Zr和C原子。紅線表示石墨烯的插入位置。
圖2. MGGNLs 和 MG的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
圖3. MGGNLs和MG的平均屈服應(yīng)力隨石墨烯嵌入位置的變化。(a) MGGNLs第一塑性階段的平均屈服應(yīng)力。(b) MGGNLs和MG第二塑性階段的平均屈服應(yīng)力。
圖4. 0.15H MGGNL在應(yīng)變?yōu)?a)6.72%,(b)8.00%,(c)11.20%,(d)16.60%時(shí)下的原子構(gòu)型。
圖5. 0.25H MGGNL在應(yīng)變?yōu)?a)7.80%,(b)10.00%,(c)12.00%,(d)15.96%時(shí)的原子構(gòu)型。
圖6. 0.45H MGGNL在應(yīng)變?yōu)?a)7.80%,(b)8.00%,(c)10.16%,(d)15.48%時(shí)的原子構(gòu)型。
圖7. (a-f) MGGNLs及其相應(yīng)的MGs中非晶態(tài)相的LS原子變形率。插圖A-L分別對應(yīng)于曲線上相應(yīng)應(yīng)變時(shí)MGGNLs及其相應(yīng)的MGs中非晶態(tài)相的原子快照。
圖8. (a)14%應(yīng)變下厚度為16.9 nm、(b)14%應(yīng)變下厚度為14.9 nm、(c) 24%應(yīng)變下厚度為9.0 nm、(d) 24%應(yīng)變下厚度為5.0 nm 的MG快照。
圖9. (a)應(yīng)變?yōu)?6.60%時(shí)0.15H MGGNLs的原子位移圖，(b)應(yīng)變?yōu)?5.96%時(shí)0.25H MGGNLs的原子位移圖。
相關(guān)研究成果由西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院T.Q. Zhao等人于2022年發(fā)表在Materials Chemistry and Physics (https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.125695)上。原文：Effect of graphene on the mechanical properties of metallic glasses: Insight from molecular dynamics simulation。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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