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 據(jù)報(bào)道，日前，哈工大金屬精密熱加工國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蘇彥慶教授課題組與美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室羅伯特·里奇教授合作研究成果《非晶合金中軟區(qū)納米尺度范圍內(nèi)的梯度原子堆垛結(jié)構(gòu)》（Nanometer-scalegradient atomic packing structure surrounding soft spots in metallic glasses）發(fā)表在材料學(xué)科計(jì)算材料學(xué)領(lǐng)域著名期刊《自然合作期刊：計(jì)算材料學(xué)》(npjComputational Materials)上。論文第一作者為材料學(xué)院2014級(jí)博士生王斌斌，由蘇彥慶教授和駱良順副教授共同指導(dǎo)。蘇彥慶教授和里奇教授為論文的共同通訊作者。該論文利用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算揭示了非晶合金中軟區(qū)原子堆垛結(jié)構(gòu)在納米尺度范圍內(nèi)的梯度分布規(guī)律，這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)高強(qiáng)韌性的非晶合金提供了重要的理論依據(jù)。

金屬玻璃中的梯度原子堆垛結(jié)構(gòu)

自非晶合金（金屬玻璃）發(fā)現(xiàn)以來(lái)，如何在看似“無(wú)序”的原子排布中尋找有序的局域堆垛結(jié)構(gòu)（特別是中程序）成為理解其宏觀性能的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，納米尺度的結(jié)構(gòu)不均勻性是非晶合金的本征特性，合金內(nèi)存在著大量的軟、硬區(qū)域，軟區(qū)已經(jīng)被證實(shí)為非晶合金弛豫和塑性變形的結(jié)構(gòu)起源。然而，由于缺少對(duì)非晶合金內(nèi)部中程序的認(rèn)知，軟區(qū)及其周?chē)脑优挪继攸c(diǎn)尚未有一個(gè)明確的定義，相關(guān)理論工作充滿挑戰(zhàn)。

不同區(qū)域與原子剪切轉(zhuǎn)變間的關(guān)系

脆性和韌性金屬玻璃的不同原子結(jié)構(gòu)示意圖

該論文以數(shù)種不同體系的非晶合金為研究對(duì)象，利用大規(guī)模分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，揭示了在非晶合金中的納米尺度區(qū)域都存在著一種梯度原子堆垛結(jié)構(gòu)，并以此提出了非晶合金內(nèi)部可具體分割成3類不同的區(qū)域：類固態(tài)區(qū)、過(guò)渡區(qū)、類液態(tài)區(qū)。這一發(fā)現(xiàn)有助于定量地比較不同非晶合金中軟區(qū)的數(shù)量，進(jìn)而更深入地理解非晶合金變形行為，為人們?cè)O(shè)計(jì)高強(qiáng)韌性的金屬玻璃材料提供了重要的理論指導(dǎo)。