在非晶态Al基合金(通常Al含量超过85%)中通过
热处理形成高密度(
>1022m-3)弥散分布的Al纳米粒子(约10
nm)可获得优异的力学性能,其拉伸强度高达1500MPa,可
与高强钢相媲美,并可保持良好的塑性与高温稳定性。因此,这种纳
米
/非晶态合金复合材料已成为一种极具发展前景的超比强度材料。
然而,在Al
基非晶态合金中高密度Al纳米粒子的形成过程机制尚不
清楚。过去的研究提出多种可能的机制,如K.F.
Kelton等认为非晶态Al
合金中的相分离是形成高密度超细纳米Al粒子的原因,
而J.H.
Perepezko等认为在合金熔体急冷过程中便形成高密度的“淬态
”晶核,这些“淬态”晶核在对非晶态合金的热处理过程中直接长大
形成纳米粒子。最近,王建强博士等利用高精度电阻测试技术并结合
高分辨透射电镜观察发现,在非晶态Al合金的退火过程中首先发生
Al固溶体的形核过程(在电阻变化率线上表现出一明显峰值),随
后是Al晶核的长大过程,这一发现意味着在非晶Al合金的晶化过
程中存在极高的形核率,这种高形核率是导致了大量高密度Al纳米
晶体形成的原因。
此项工作澄清了长期以来在国际学术界广泛讨论的一个重
要问题,被Applied
Physics
Letters
审稿人认为是当前金属玻璃领域中的一项重要进展(a
new
point
of
central
importance
to
the
metallic
glass
community),此项工作对进一步优化纳米
/非晶态Al基复合材料的制备和处理工艺及发展更高性能的Al基
合金有重要价值。