冷却速率对La基非晶合金β弛豫行为和应力弛豫的影响

β弛豫行为及应力弛豫是探索非晶合金微观结构非均匀性的重要切入口.β弛豫行为及应力弛豫与非晶合金扩散、玻璃转变行为以及塑性变形等密切相关,探究它们之间关联有重要科学意义.本文以典型的La基非晶合金作为研究载体,系统地探究了通过不同冷却速率所得块体样品与条带样品的β弛豫特征及应力弛豫行为.结果表明,冷却速率是控制玻璃体系能量状态,进而影响其物理力学性能的重要参数.冷却速率越大,低温内耗更大,对应β弛豫激活能更小,β弛豫行为在温度谱中展宽更大,表明高冷却速率导致原子移动性更大,微观尺度结构非均匀程度更高.基于应力弛豫测量与分析,发现高冷却速率变形特征时间减小,归一化应力衰减幅度更大,在外加力场作用下更易变形,变形单元更易激活以容纳结构形变.本研究为进一步厘清非晶合金β弛豫、变形及微观结构非均匀性之间关联提供了思路.

玻璃形成体系中的β弛豫

一定压强下对液体进行冷却,若避免晶化,则冷却中液体不可避免地转变为典型非晶态固体——玻璃.这种现象称为玻璃转变,是一种普遍存在的自然现象,涉及多体相互关联体系中众多基础理论问题.近几十年以来,玻璃转变问题的探索过程中,弛豫存在的普适性、其机理/物理图像及其对液体和玻璃性能认知的影响等一直是争论的热点.在梳理β弛豫研究进展的同时,本文尝试对未来β弛豫研究方向进行展望.

高流变成型法对Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8块体非晶合金β弛豫及热稳定性作用规律

以Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8为研究对象,结合差示扫描量热法和X射线衍射法,以电阻法探索高流变成型法对块体非晶合金β弛豫及热稳定性的作用规律。升温速率为10 K/min的验证试验表明,电阻法所标定样品的β弛豫开始温度T_β、一次晶化开始温度T_(x-onset)及其区间等特征参数均与差示扫描量热法结果相吻合。这证明电阻法探索β弛豫及热稳定性的有效性。为进一步获得更细致信息,以升温速率1 K/min约化电阻率曲线揭示,高流变成型法成型后样品的T_β大幅提前,且β弛豫所致电阻率变化值Δ_(ρrel)显著增加,表明高流变成型法显著增强该块体非晶合金β弛豫强度;成型后T_(x-onset)滞后且晶化温度区间ΔT_x变宽,反映高流变成型法提高了该块体非晶合金的热稳定性。这一结论得到不同温度水淬样品X射线衍射结果证实,尽管成型前后的最终晶化相并未改变。

研究玻璃转变本质的新起点——玻璃态的慢β弛豫

过冷液体在转变为玻璃的过程中,有多种弛豫行为发生,诸如α弛豫、慢β弛豫和快β弛豫等.传统的玻璃转变理论以α弛豫作为研究玻璃本质的基础.然而,近年来有关慢β弛豫的研究表明,慢β弛豫行为与α弛豫的性质密切相关,其性质决定了α弛豫的特点,是玻璃转变行为更微观层次的诱导和基础.为阐明慢β弛豫在研究玻璃转变过程以及过冷态结构的重要意义,综合评述了慢β弛豫在与α弛豫的相关性、慢β弛豫和α弛豫的接合方式、势能图景、过剩翅以及热力学唯象模型等研究领域的最新进展,并指出了该领域今后的发展方向.

Zr-Cu和Zr-Ni金属玻璃中混合焓对β弛豫的影响

β弛豫是金属玻璃中重要的动力学过程,但是β弛豫的结构起源尚不清楚。本文研究了β弛豫与混合焓的关联性,并从局域结构的角度对这种关联性进行了解释。针对Zr-Cu和Zr-Ni金属玻璃,进行了动态力学分析和分子动力学模拟。结果表明,较大负值的混合焓有利于体系中二十面体团簇的形成,而这种具有较高动力学稳定性的二十面体团簇对β弛豫过程中的原子运动具有一定的抑制作用。