采用分子動力學模擬方法研究了石墨烯對Cu
50Zr
50金屬玻璃(MG)力學性能的影響。結果表明，石墨烯的加入可以提高MG的強度，增強其塑性變形能力。結果還表明，MG/石墨烯納米層合板(MGGNLs)的力學性能和變形行為與石墨烯的嵌入位置密切相關。值得強調的是，石墨烯的嵌入位置存在一個閾值，使得MGGNL的塑性變形達到均勻變形。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)的相互作用轉變為均勻變形，最終轉變為剪切帶主導的傳播。結果表明，通過引入石墨烯并優化其插入位置，可以得到高強度、高塑性的MGGNLs。
圖1. Cu
50Zr
50 MGGNL的微觀結構原子示意圖。黃色、藍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的應力-應變曲線。
圖3. MGGNLs和MG的平均屈服應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力。(b) MGGNLs和MG第二塑性階段的平均屈服應力。
圖4. 0.15H MGGNL在應變為(a)6.72%,(b)8.00%,(c)11.20%,(d)16.60%時下的原子構型。
圖5. 0.25H MGGNL在應變為(a)7.80%,(b)10.00%,(c)12.00%,(d)15.96%時的原子構型。
圖6. 0.45H MGGNL在應變為(a)7.80%,(b)8.00%,(c)10.16%,(d)15.48%時的原子構型。
圖7. (a-f) MGGNLs及其相應的MGs中非晶態相的LS原子變形率。插圖A-L分別對應于曲線上相應應變時MGGNLs及其相應的MGs中非晶態相的原子快照。
圖8. (a)14%應變下厚度為16.9 nm、(b)14%應變下厚度為14.9 nm、(c) 24%應變下厚度為9.0 nm、(d) 24%應變下厚度為5.0 nm 的MG快照。
圖9. (a)應變為16.60%時0.15H MGGNLs的原子位移圖，(b)應變為15.96%時0.25H MGGNLs的原子位移圖。
相關研究成果由西安石油大學材料科學與工程學院T.Q. Zhao等人于2022年發表在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。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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