Size effects in metallic glass

金属ガラスにおけるサイズ効果

Li, J.*; 清水 大志 ; 尾方 成信*

Li, J.*; Shimizu, Futoshi; Ogata, Shigenobu*

多くの金属ガラス(BMG)は、約の単軸引張り歪にてせん断帯が形成される。われわれはこの現象の臨界条件が萌芽的せん断帯(ESB)が進展する条件に依存し、その発生条件にはよらないと主張する。ESBが進展するには、外部負荷が各原子がせん断疎外化した糊状領域温度が摩擦による加熱によってガラス転移温度に達するまで、せん断摩擦応力を越え続けなければならない。ESBは成熟して力学的に切り欠きと等価となるのに必要な条件としての長さのスケールは、ZrベースのBMGにおいて10nmと予測され、この長さ以下ではせん断局所化は起こらない。2千万原子までの規模の分子動力学シミュレーションでは、10psの時間スケール及び10nmの長さスケールに特徴づけられる「融解へ向けた」不安定現象が観測され、aged-rejuvenation-glue-liquidせん断帯モデルは直接的に検証された。

Shear bands form in most bulk metallic glasses (BMGs) within a narrow range of uniaxial strain . We propose this critical condition corresponds to embryonic shear band (ESB) propagation, not its nucleation. To propagate an embryonic shear band, the far-field shear stress must exceed the quasi steady-state glue traction of shear-alienated glass until the glass-transition temperature is approached due to frictional heating, at which point ESB matures as a runaway shear crack. The incubation lengthscale necessary for this maturation is predicted to be nm for Zr-based BMGs, below which sample-scale shear localization does not happen. Molecular dynamics simulations with up to 20-million atoms have directly verified the aged-rejuvenation-glue-liquid (ARGL) shear band structural model and "march-to-melting" instability, which occurs with a characteristic incubation timescale of ps and lengthscale of nm.