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摘要
采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶，通过纳米压痕实验，考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min、2 h、6 h的力学性能和塑性动力学行为。研究结果表明，退火时间从15 min增加到6 h时，Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%，平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm，硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa，同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律。通过分子动力学模拟进一步证明了，随着纳米晶尺寸的增加，剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势。这是由于金属玻璃在塑性变形过程中，小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解，促进了金属玻璃塑性变形的形成；而大尺寸纳米晶在承受载荷时，在晶体内部产生了位错和滑移，进一步抑制了剪切带的成核与传播。本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟，从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理，为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑。
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单位东方电气集团东方汽轮机有限公司; 西南科技大学
