Zr-Al-Ni-Cu 금속 유리의 나노압입 거동

본 연구는 Zr-Al-Ni-Cu 벌크 금속 유리(BMG)의 나노압입 거동과 원자 규모 변형 메커니즘을 실험 및 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 규명했습니다. 아크 용해 및 주조 방식으로 시료를 제작하고, X선 회절 및 시차 주사 열량계를 통해 완전한 비정질 구조를 확인했습니다. 나노압입 실험 결과, Zr 함량이 증가할수록 경도와 탄성 계수가 단조적으로 감소하여 기계적 특성이 조성에 의존함을 확인했습니다. 분자 동역학 시뮬레이션은 실험적 하중-변위 거동을 성공적으로 재현했으며, 원자 수준의 통찰력을 제공했습니다. 폰 미제스 전단 변형률 분포는 압입기 아래에서 전단 변형 영역(STZ)이 비대칭적으로 핵 생성되고 전파됨을 나타냈습니다. 원자 변위 분석 결과, 뚜렷한 측면 원자 흐름과 재료의 쌓임 현상이 관찰되었으며, 이는 원자 재배열에 의해 촉진되는 국부적인 전단 흐름을 통한 소성 변형을 시사합니다. 이러한 결과는 화학 조성, 원자 규모 구조 및 기계적 반응 간의 직접적인 상관관계를 확립하며, 고성능 Zr 기반 BMG의 설계 및 최적화에 중요한 지침을 제공합니다.