导读

文中采用两种不同的激光功率，通过LDED制备了50%Nb增强的Zr基块状金属玻璃复合材料（BMGCs）。与整体BMG相比，LDED制造的Nb增强Zr50 BMGCs塑性显著提高。通过限制BMG基体的结构松弛，以及最大限度地减少脱玻化诱导的脆性相，Nb增强体能有效提高BMGCs的压缩塑性。当激光功率P足够高使其部分溶解在BMG基质中时，由于组件之间能更有效地传递载荷，Nb的剪切带抑制能力达到最大化。然而，激光功率P的增加必须随着Vnc的增加进行优化。

块状金属玻璃（BMG）除了在玻璃化转变温度Tg附近具有高度可加工性外，还具有一系列优异的力学性能，如高强度和弹性极限。然而，传统的BMG制造工艺仅适用于获得毫米级BMG，且前提是合金具有良好的玻璃成形能力（GFA）。因此，BMG很少大量生产，这也限制了其在结构应用中的使用。

激光增材制造（LAM），也称为激光3D打印，是一种极具吸引力的大批量生产BMG的替代方法。其包括激光粉末床聚变（LPBF）和激光定向能量沉积（LDED）。在LDED中，参数对熔池内的加热和冷却速率有重大影响。同时，LDED很容易适应复合材料的AM。尽管如此，仍存在一些问题，如构件中会出现大裂缝。

为此，大连交通大学的吕云卓教授课题组采用两种不同的激光功率，通过LDED制备了50 %Nb增强的Zr50Ti5Cu27Ni10Al8（Zr50）BMGCs，研究其显微组织和力学性能，并与LDED制备的单片BMG进行了比较。相关成果以题为“Enhanced plasticity in laser additive manufactured Nb-reinforced bulk metallic glass composite” 发表于《Journal of Alloys and Compounds》。对于层状金属复合材料，其特殊的微观结构对力学性能有着重要的影响，断裂机制与均质材料的断裂机制有着显著差异。

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结果表明，两种BMG均具有多组分微观结构，其中包括双尺寸Nb颗粒和熔体池边界处的脱玻化诱导纳米晶体，而单片BMG仅包含后者。熔融池边界处的纳米晶体使LDED制造的单片BMG脆化，反映出较高的屈服强度以及单轴压缩中可忽略的塑性变形。

两种BMGCs都经历了显著的塑性变形，因为Nb增强体除了通过阻止传播的剪切带提高塑性外，还降低了基体的弛豫焓ΔHrel，并降低了熔池边界处纳米晶Vnc的体积分数。尽管Vnc较高，ΔHrel较低，但在较高的激光功率P下制造的BMGC表现出更高的剪切带塑性。通过分析两种BMGCs中Nb-BMG基体的载荷传递特性发现这是完全合理的。

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此外，Nb还阻止了BMG基体中剪切带的扩展，并延迟了其向裂纹的转化。当激光功率P足够高使其部分溶解在BMG基质中时，由于组件之间能更有效地传递载荷，Nb的剪切带抑制能力达到最大化。然而，P的增加必须随着Vnc的增加进行优化。

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尽管该文在改善BMG的延展性方面寻求改进，但使用非原位结晶颗粒强化各种BMG韧性及脆性的概念似乎是提高其塑性的一种经济有效且简便的解决方案。

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