A promising remedy to the failure of metallic glasses (MGs) by shear banding is the use of a dense network of glass-glass interfaces, i.e., a nanoglass (NG). Here we investigate the effect of grain size (d) on the failure of NG by performing molecular dynamics simulations of tensile-loading on Cu50Zr50 NG with d = 5 to 15 nm. Our results reveal a drastic change in deformation mode from a single shear band (d ∼ 15 to 10 nm), to cooperative shear failure (d ∼ 10 to 5 nm), to homogeneous superplastic flow (d ≤ 5 nm). Our results suggest that grain size can be an effective design parameter to tune the mechanical properties of MGs.

1.
D.
Jang
and
J. R.
Greer
,
Nature Mater.
9
,
215
(
2010
).
2.
W.
Klement
,
R. H.
Willens
, and
P.
Duwez
,
Nature
187
,
869
(
1960
).
3.
M. F.
Ashby
and
A. L.
Greer
,
Scr. Mater.
54
,
321
(
2006
).
4.
C. A.
Schuh
,
T. C.
Hufnagel
, and
U.
Ramamurty
,
Acta Mater.
55
,
4067
(
2007
).
5.
D. C.
Hofmann
,
J. Y.
Suh
,
A.
Wiest
,
G.
Duan
,
M. L.
Lind
,
M. D.
Demetriou
, and
W. L.
Johnson
,
Nature
451
,
1085
(
2008
).
6.
D. C.
Jang
,
C. T.
Gross
, and
J. R.
Greer
,
Int. J. Plast.
27
,
858
(
2011
).
7.
J. Y.
Kim
,
D. C.
Jang
, and
J. R.
Greer
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
4550
(
2011
).
8.
F. F.
Wu
,
Z. F.
Zhang
,
F.
Jiang
,
J.
Sun
,
J.
Shen
, and
S. X.
Mao
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
191909
(
2007
).
9.
J. X.
Zhao
,
F. F.
Wu
,
R. T.
Qu
,
S. X.
Li
, and
Z. F.
Zhang
,
Acta Mater.
58
,
5420
(
2010
).
10.
C. Q.
Chen
,
Y. T.
Pei
,
O.
Kuzmin
,
Z. F.
Zhang
,
E.
Ma
, and
J. T. M.
De Hosson
,
Phys. Rev. B
83
,
180201
(
2011
).
11.
O. V.
Kuzmin
,
Y. T.
Pei
,
C. Q.
Chen
, and
J. Th. M.
De Hosson
,
Acta Mater.
60
,
889
(
2012
).
12.
B. E.
Schuster
,
Q.
Wei
,
T. C.
Hufnagel
, and
K. T.
Ramesh
,
Acta Mater.
56
,
5091
(
2008
).
13.
X. L.
Wu
,
Y. Z.
Guo
,
Q.
Wei
, and
W. H.
Wang
,
Acta Mater.
57
,
3562
(
2009
).
14.
C. J.
Lee
,
J. C.
Huang
, and
T. G.
Nieh
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
161913
(
2007
).
15.
D. J.
Magagnosc
,
R.
Ehrbar
,
G.
Kumar
,
M. R.
He
,
J.
Schroers
, and
D. S.
Gianola
,
Sci. Rep.
3
,
1096
(
2013
).
16.
J. X.
Fang
,
U.
Vainio
,
W.
Puff
,
R.
Wurschum
,
X. L.
Wang
,
D.
Wang
,
M.
Ghafari
,
F.
Jiang
,
J.
Sun
,
H.
Hahn
 et al,
Nano Lett.
12
,
458
(
2012
).
17.
D.
Sopu
,
Y.
Ritter
,
H.
Gleiter
, and
K.
Albe
,
Phys. Rev. B
83
,
100202
R
(
2011
).
19.
K.
Albe
,
Y.
Ritter
, and
D.
Sopu
,
Mech. Mater.
67
,
94
(
2013
).
20.
Y.
Ritter
,
D.
Sopu
,
H.
Gleiter
, and
K.
Albe
,
Acta Mater.
59
,
6588
(
2011
).
21.
D.
Sopu
,
K.
Albe
,
Y.
Ritter
, and
H.
Gleiter
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
191911
(
2009
).
22.
S.
Plimpton
,
J. Comput. Phys.
117
,
1
(
1995
).
23.
Y. Q.
Cheng
,
A. J.
Cao
,
H. W.
Sheng
, and
E.
Ma
,
Acta Mater.
56
,
5263
(
2008
).
24.
A. J.
Cao
,
Y. Q.
Cheng
, and
E.
Ma
,
Acta Mater.
57
,
5146
(
2009
).
25.
Y. Q.
Cheng
,
A. J.
Cao
, and
E.
Ma
,
Acta Mater.
57
,
3253
(
2009
).
26.
Z. D.
Sha
,
R. Q.
Wu
,
Y. H.
Lu
,
L.
Shen
,
M.
Yang
,
Y. Q.
Cai
,
Y. P.
Feng
, and
Y.
Li
,
J. Appl. Phys.
105
,
043521
(
2009
).
27.
Z. D.
Sha
,
B.
Xu
,
L.
Shen
,
A. H.
Zhang
,
Y. P.
Feng
, and
Y.
Li
,
J. Appl. Phys.
107
,
063508
(
2010
).
28.
Z. D.
Sha
,
Y. P.
Feng
, and
Y.
Li
,
Mater. Chem. Phys.
127
,
292
(
2011
).
29.
P.
Murali
,
T. F.
Guo
,
Y. W.
Zhang
,
R.
Narasimhan
,
Y.
Li
, and
H. J.
Gao
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
215501
(
2011
).
30.
A. J.
Cao
and
Y. G.
Wei
,
Phys. Rev. B
76
,
024113
(
2007
).
31.
M. L.
Falk
and
J. S.
Langer
,
Phys. Rev. E
57
,
7192
(
1998
).
32.
J. Y.
Zhang
,
Z. D.
Sha
,
P. S.
Branicio
,
Y. W.
Zhang
,
V.
Sorkin
,
Q. X.
Pei
, and
D. J.
Srolovitz
,
Scr. Mater.
69
,
525
(
2013
).
33.
J.
Li
,
Modell. Simul. Mater. Sci. Eng.
11
,
173
(
2003
).
34.
F.
Shimizu
,
S.
Ogata
, and
J.
Li
,
Mater. Trans.
48
,
2923
(
2007
).
35.
Y. Q.
Cheng
,
H. W.
Sheng
, and
E.
Ma
,
Phys. Rev. B
78
,
014207
(
2008
).
36.
Z. D.
Sha
,
Y. P.
Feng
, and
Y.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
061903
(
2010
).
37.
J. C.
Lee
,
K. W.
Park
,
K. H.
Kim
,
E.
Fleury
,
B. J.
Lee
,
M.
Wakeda
, and
Y.
Shibutani
,
J. Mater. Res.
22
,
3087
(
2007
).
38.
S. P.
Joshi
and
K. T.
Ramesh
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
025501
(
2008
).
39.
D.
Pan
,
A.
Inoue
,
T.
Sakurai
, and
M. W.
Chen
,
Chen, Proc. Natl. Acad. Sci.
105
,
14769
(
2008
).
40.
C. Q.
Chen
,
Y. T.
Pei
, and
J. T. M.
De Hosson
,
Acta Mater.
58
,
189
(
2010
).
You do not currently have access to this content.