材料科学：構造若返りしたバルク金属ガラスにおけるひずみ硬化とせん断帯形成抑制

ひずみ硬化（塑性ひずみによる流動応力の増大）は、流動の非局在化を確実にし、引張延性を増大させ、破局的な機械的破壊を抑制するため、エンジニアリング合金の機械的挙動において最も重要な現象である。金属ガラス（MG）は、従来のエンジニアリング合金に見られる結晶性を欠き、結晶性合金と比べて降伏応力や弾性ひずみ限界が高いなど、一部の特性が大幅に向上している。MGは、高い破壊靭性を持つことがあり、全ての構造材料の中で既知の最高の「損傷許容性」（降伏応力と破壊靭性の積として定義される）を示す。しかし、MGがひずみ硬化ではなくひずみ軟化を示すという事実によって、構造用途へのMGの使用が大幅に制限されている。この特性は、せん断帯における塑性流動の極端な局在化につながり、破局的な引張初期破壊と関連している。MGの構造若返り（そのエネルギーをより速い冷却速度でのガラス形成に特有の値まで上昇させること）は降伏応力を低下させ、ひずみ硬化を可能にし得るが、バルク試料においてガラス構造を維持しつつ十分な構造若返りを達成できるかは明らかになっていない。今回我々は、室温における三軸圧縮下での塑性変形が、バルクMG試料を十分に若返らせ、金属状態ではこれまで観察されたことのない機構を通してひずみ硬化を可能にすることを示す。変換されたこの挙動は、通常の一軸（引張または圧縮）試験でのバルク試料のせん断帯形成を抑制し、破局的な破壊を妨いで、極限流動応力の増大につながった。構造若返りしたMGは、室温で安定であり、並外れて高い効率のひずみ硬化を示すため、構造用途での使用可能性が大きく高まる。

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