近日，国际材料领域顶级综述期刊《Progress in Materials Science》IF=31.56发表了浙江大学材料科学与工程学院江建中教授团队联合澳大利亚堪培拉澳大利亚国立大学能源变化研究所撰写的长篇综述论文“Bulk metallic glass composites containing B2 phase”。

本文系统地综述了这些有前途的M玻璃中B2晶体的形成，以及SMPs对BMG复合材料塑性应变和加工硬化的影响。用于铸态非晶复合材料中B2析出相的形成与合金成分、冷却速度和熔化电流等参数密切相关。在快速淬火过程中，B2相将与熔融合金液、脆性共晶化合物和Ms相竞争，这些挑战是非晶态基体的保留与B2相形成之间的平衡，以及玻璃态复合材料尺寸的调整与共晶化合物的限制。相比之下，对于退火的玻璃态复合材料，B2晶体的形成对合金成分、加热速率、退火温度和停留时间敏感。在退火过程中，必须很好地平衡加热速率、热分布和退火温度。通常，快速淬火和退火工艺对B2相的形成和玻璃态复合材料的制备有很大的影响。

在此基础上，作者指出B2相形成和靶区的缺陷，提出相应的解决方案。进一步将所有研究的“M-玻璃”候选材料分为五类：（1）ZrCo基玻璃基复合材料；（2）ZrCu基玻璃基复合材料；（3） TiNi/TiCu基玻璃态复合材料；（4）含有亚稳β-Ti相的Ti/Zr-BMG复合材料；（5）B2型相通过原位和/或非原位方式加入Mg基BMG复合材料。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0079642521000232

自60年前第一种金属玻璃被发现以来，人们对块状金属玻璃（BMGs）进行了广泛的研究。与全晶态合金相比，BMGs具有高强度、高硬度、高弹性极限等优异的力学性能，是一种很有前途的结构材料。对于结构应用至关重要，长期以来，BMG的尺寸一直是研究的中心目标，迄今为止，铸态Zr-、La-Ti-、Pd-和Fe-BMG的尺寸已达到几厘米到几十厘米。然而，由于BMGs缺乏加工硬化，导致塑性应变集中在一个或几个主要剪切带内，从而在屈服点后不久发生灾难性破坏。一些早期提高BMG塑性和韧性的努力包括加入原位或非原位韧性晶相，以调节剪切带（SBs）的行为。然而，从安全的角度来看，加工硬化对于BMGs的结构应用是必要的。

在特殊的加载应力状态下或纳米尺度范围内，观察到了单片金属玻璃的加工硬化现象。然而，直到马氏体玻璃（M-玻璃）的引入，BMGs在一般加载条件下的加工硬化才得以实现，M-玻璃由玻璃基体和一些特定的晶相组成，如亚稳母相B2。在外加应力作用下，B2相较软时，晶体/玻璃界面处的主SBs被阻滞，而次SBs被激发，从而增加了M玻璃的塑性。此外，B2晶体可发生马氏体相变（MT），转变为较硬的单斜马氏体相（B19/、B33或α/-Ti），并在新形成的马氏体相中观察到孪晶形成，表现出加工硬化效应和相变诱发塑性（TRIP）。研究表明，含B2相Zr-Cu-Al-Co/Nb的M玻璃具有明显的加工硬化和高达7%的拉伸塑性。迄今为止，已经发现了几种M-玻璃体系，包括CuZr-、TiCu-、TiNi、ZrCo和Ti/Zr基合金。

为了获得优异的力学性能，有必要调整玻璃基体的微观结构，特别是B2/亚稳β-Ti相在玻璃基体中的分布、尺寸、形状和体积分数。这些形状记忆韧性相的形成和玻璃基体的形成是两个相互竞争的过程，复合材料的最佳结构取决于成分和冷却速率等多个参数。如果容易形成B2以外的脆性晶相，情况会变得更加复杂。因此，从一个合金体系获得的经验知识可能无法传递到另一个合金体系。例如，Zr/Cu比值接近1的CuZr基“M-玻璃”复合材料，由于Cu50Zr50具有良好的玻璃形成能力，可以通过快速淬火制备出含B2的BMG复合材料。然而，对于ZrCo基玻璃态合金，发现GFA和B2-ZrCo相的形成是相互排斥的。另一个体系是具有优异GFA的Ti/Zr基合金，其中亚稳β-Ti相的形成对稳定剂的含量和类型敏感。本文综述了近年来几种M玻璃体系的研究进展，着重讨论了影响玻璃基体和B2相形成的重要参数及其对力学性能的影响。

图1 （a）ZrCu、ZrCo、TiNi和TiCu的B2型相的体心立方（BCC）结构（Pm/3m，221，立方）[152]；开口圆和实心圆分别表示B2-ZrCu相中的Cu和Zr原子，B2-ZrCo相中的Co和Zr原子，B2-TiNi相中的Ni和Ti原子，B2-TiCu相中的Cu和Ti原子；（b）马氏体B19相的结构；（c） 马氏体B19/相的结构。

图2 微合金元素含量与温度的关系。

表示马氏体相冷却时的起始温度