金属玻璃形成液体的热力学特性

通过分析规则熔体的热力学模型，计算了典型金属玻璃的熔体混合焓ΔH^mix和混合熵ΔS^mix.结合临界冷却速率，归纳出典型金属玻璃形成液体的热力学特性,并提出基于原子尺寸、元素组成以及元素之间混合焓等参数的形成大块金属玻璃的成分判定方法.结果表明，当ΔH^mix<-15 kJ·mol^-1且ΔS^mix>0.6 J·K^-1mol^-1时，合金易于形成大块金属玻璃.金属玻璃的临界冷却速率R_c具有明显的尺寸效应，其值与熔体的ΔS^mix值呈指数关系，可以用R_c＝42.24×10⁴exp(-13.91ΔS^mix)+19.66粗略判断.运用该方法成功设计并制备出远离原有Zr基大块金属玻璃形成区域(55at%—65at%Zr)的Zr₄₀Al₁₀Ni₁₅Cu₃₅和四元Fe-B基Fe₅₃Co₅Nd₁₂B₃₀大块金属玻璃. 关键词： 混合焓 混合熵 大块金属玻璃 玻璃形成能力     

大块金属玻璃Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5的流变行为研究

采用静态拉伸方法在连续升温条件下动态地测量了大块金属玻璃Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5（Vit1）的黏度随温度的变化关系.在应变速率与温度的关系曲线中，观测到了与玻璃转变和晶化过程相联系的多个应变速率峰.在玻璃转变温度Tg以上，大块金属玻璃Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5的过冷液体呈现Newton流体特征，其黏度与温度的关系符合Vogel Fulcher-Tammann (VFT)关系式，拟合得到脆度D*＝36，VFT温度T0＝319K，脆度参数m＝30，这说明Zr41T 关键词： 大块金属玻璃 应变速率 剪切黏度 自由体积     

具有优良玻璃形成能力添加Al的CuZr基大块金属玻璃

在CuZr二元大块金属玻璃的基础上，利用铜模吸铸方法制备出了添加Al组元的CuZr 基大块 金属玻璃.CuZr基大块金属玻璃在很宽的成分范围内有很强的玻璃形成能力，在Al含量从4％ 到8％之间，CuZr基大块金属玻璃都可以做出直径至少5 mm的非晶样品.通过实验分析，解释 了CuZr基大块金属玻璃具有良好玻璃形成能力的物理机理.CuZr基金属玻璃组分简单、成本 低廉，有潜在的应用价值；同时，制备CuZr基金属玻璃的方法为开发新的大块金属玻璃体系 提供了一条切实有效的途经. 关键词： 大块金属玻璃 玻璃形成能力 CuZr基金属玻璃     

大块金属玻璃Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5的流变行为研究

采用静态拉伸方法在连续升温条件下动态地测量了大块金属玻璃Zr41 Ti14Cu12.5Ni10Be225(Vitl)的黏度随温度的变化关系.在应变速率与温度的关系曲线中,观测到了与玻璃转变和晶化过程相联系的多个应变速率峰.在玻璃转变温度Tg以上,大块金属玻璃Zr41Ti14Cu125Ni10Be225的过冷液体呈现Newton流体特征,其黏度与温度的关系符合Vogel-Fulcher-Tammann(VFT)关系式,拟合得到脆度D*=36,VFT温度T0=319K,脆度参数m=30,这说明Zr41 Ti14Cu12.5Ni10Be225的过冷液体是一种类似于硅酸盐类的"强"液体.在玻璃转变温度Tg以下,粘度与温度的关系偏离VFT关系,从结构弛豫的观点出发,借助金属玻璃的自由体积模型对其进行了分析和讨论.     

Ag纳米晶对Tm/Yb共掺碲酸盐玻璃上转换发光性能的影响

在稀土离子掺杂碲酸盐玻璃中引入Ag纳米晶,通过等离子共振(SPR)可使荧光发射得到增强,上转换发光效率得到明显提升。研究了Ag纳米晶对Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光的影响,分析了上转换发光机理。结果发现,经过(330℃,30 min)热处理后,玻璃中析出了Ag纳米颗粒,尺寸为5～8 nm。Ag纳米晶的引入可使玻璃上转换蓝、红光由三光子吸收转变为双光子吸收。由于局域场表面等离子体共振增强以及Ag与Tm3+之间的能量转移,使得含Ag纳米晶玻璃的荧光强度比不含Ag纳米晶的玻璃提高了约5倍。     

块体非晶合金的黏度与玻璃形成能力的关系

基于经典结晶理论讨论了非晶合金的晶化动力学因素和晶化热力学因素对玻璃形成能力（GFA）的影响.分析表明,合金的等温转变（TTT）曲线“鼻尖”温度T_n对应的黏度与晶化阻力因子成正比;重新加热时晶化开始温度T_x对应的黏度与晶化驱动力因子成反比.由此得到了新的GFA参数ω₀=（T_g-T₀）/（T_x-T₀）-（T_g-T₀）/（T_n-T₀）,其中T_g为玻璃转变温度,T₀为理想玻璃转变温度.统计结果显示,ω₀与临界冷却速率具有较高的相关性,R²高达09626.进一步分析表明：新提出的ω₀参数可以合理地解释过冷熔体的黏度、脆性、液相稳定性、热稳定性以及T_rg、ΔT_x、γ、γ_m、ΔT_rg、α、β、δ和φ等参数与GFA的关系. 关键词： 块体非晶合金 黏度 脆性 玻璃形成能力     

永磁性Pr55Al12Fe30Cu3 大块金属玻璃

报道一个新的Pr55Al12Fe30Cu3 大块金属玻璃.采用铜模吸铸法制备了直径为5 mm、长度达100 mm的Pr55Al12Fe30Cu3 大块金属玻璃.差示扫描量热分析结果表明在该Pr基大块金属玻璃体系具有宽达64 K左右的过冷液相区，而且该合金呈非晶态时的熔化温度要比相应晶态样品的熔化温度高约140 K.磁滞回线测量表明非晶态Pr55Al12Fe30Cu3 块体合金在室温下呈现永磁特性，而完全晶化后样品在室温下呈现软磁特性. 关键词： 大块金属玻璃 玻璃转变 晶化 永磁性     

Zr-Al-Ni-Cu(Nb,Ti)大块非晶玻璃转变的动力学性质

以Zr Al Ni Cu(Nb ,Ti)大块非晶合金差示扫描量热分析实验为基础 ,利用Lasocka方程、Kissinger方程及Vogel Fulcher Tamman(VFT)方程对其玻璃转变的动力学性质从不同方面进行了研究 .分析结果表明 :玻璃转变表观激活能越小 ,则晶化转变激活能越大 ,表现出相反的难易程度 ,且玻璃转变表观激活能数值远较传统非晶要小 ,验证了大块非晶合金独特的结构特点及玻璃形成能力 (GFA)强的原因 .利用VFT方程对玻璃转变弛豫时间与升温速度的VFT曲线进行了拟合 ,所算得的玻璃脆性参数m均在 30左右 ,反映了Zr Al Ni Cu(Nb ,Ti)非晶合金强的脆性属性 .玻璃转变处Lasocka关系的B值、原子表观激活能及玻璃脆性参数均反映了相同的GFA大小趋势 ,从不同方面进一步揭示了非晶合金玻璃转变区间的动力学行为与GFA之间的密切联系 ,可作为判断非晶合金GFA强弱的重要依据     

Nb添加对Cu-Zr非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响

采用铜模吸铸法制备出直径为2 mm的Cu_50.3Zr_49.7-xNb_x(x=0,2)大块非晶合金，利用示差扫描量热分析(DSC)研究了2at%Nb元素添加对Cu-Zr非晶合金玻璃转变动力学和晶化动力学的影响，发现含Nb合金具有较低的脆性指数，和较高的晶化激活能.这表明微量Nb的添加提高了该二元Cu基非晶合金过冷金属液相的热稳定性，从而有利于其非晶合金的形成. 关键词： Cu-Zr非晶合金 Nb添加 玻璃转变动力学 晶化动力学     

Zr-Al-Ni-Cu(Nb,Ti)大块非晶玻璃转变的动力学性质

以Zr-Al-Ni-Cu (Nb,Ti)大块非晶合金差示扫描量热分析实验为基础,利用Lasocka方程、Kissinger方程及Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程对其玻璃转变的动力学性质从不同方面进行了研究.分析结果表明：玻璃转变表观激活能越小,则晶化转变激活能越大,表现出相反的难易程度,且玻璃转变表观激活能数值远较传统非晶要小,验证了大块非晶合金独特的结构特点及玻璃形成能力(GFA)强的原因.利用VFT方程对玻璃转变弛豫时间与升温速度的VFT曲线 进行了拟合,所算得的玻璃脆性参数m均在30左右,反映了Zr-Al-Ni-Cu (Nb,Ti)非晶合金强 的脆性属性.玻璃转变处Lasocka关系的B值、原子表观激活能及玻璃脆性参数均反映了相同的GFA大小趋势,从不同方面进一步揭示了非晶合金玻璃转变区间的动力学行为与GFA之 间的密切联系,可作为判断非晶合金GFA强弱的重要依据. 关键词： 玻璃转变 玻璃形成能力 表观激活能 玻璃脆性参数     

Pd-Si binary bulk metallic glass

Pd_80+x Si_20−x (x = 0, 1, and 2) binary metallic glasses with the diameter ranging from 7 to 8 mm were prepared by a combination of fluxing and water quenching or air cooling. Thermal analysis results show that with increasing Si content, the glass transition temperature T _g, the initial crystallization temperature T _x and the onset crystallization temperature T _p of Pd-Si binary glassy alloys increase. Moreover, the supercooled liquid region reaches 61 K. It indicates that Pd-Si binary alloys possess large glass forming ability, which can be greatly improved by fluxing treatment. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2007CB613905) and the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50671050 and 50431030)     

永磁性大块金属玻璃Nd60Al10Fe20Co10低 温磁性的研究

研究了Nd₆₀Al₁₀Fe₂₀Co₁₀ 大块金属玻璃 磁性随温度的变化关系，结果表明Nd₆₀Al₁₀Fe₂₀Co₁₀ 在室温下 表现为永磁性，随着温 度的降低，矫顽力和磁滞回线形状都有很大的变化.交流磁化率在18 K左右出现尖峰而且峰 值温度随频率变化，表明该大块非晶体系中存在自旋玻璃态. 关键词： 大块金属玻璃 低温磁化率 自旋玻璃     

Isothermal crystallization in Ce70Ga6Cu24 bulk metallic glass

The isothermal crystallization behaviors in a newly developed CeGaCu bulk metallic glass have been investigated through the classic differential scanning calorimeter(DSC) method. It is found that the apparent activation energy(Ea) strongly depends on the fraction(x) of isothermal crystallization. Johnson-Mehl-Avrami(JMA) formula was used to analyze the mechanism of crystallization and the obtained Avrami exponent(n) was discovered to show an obvious correlation with the crystallization fraction x. With the help of the relation between Ea and n, the nucleation and growth activation energies, En and Eg, were estimated to be 214–304 kJ/mol and 91 kJ/mol, respectively. This result suggests that the main energy barrier against crystallization in the present glass should be the nucleation of nucleates, rather than the growth of crystals. Such a large En is also believed to be responsible for the good glass forming ability of the CeGaCu alloy.     

Al2O3对氟氧化物玻璃微结构和析晶的影响

采用红外, Raman, X射线衍射测试分析方法, 研究了Al₂O₃对氟氧化物玻璃微结构和析晶的影响.结果表明, Al³⁺主要以[AlO₄]的形式与[SiO₄]以顶角相连的方式构成基本网络骨架, Al₂O₃含量的增加, 使氧化物玻璃基质的网络向单体和二聚体结构转变, 并使氟化物微晶尺寸有一个先变小后增大的趋势, 但不影响微晶结构.     

基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型

在大块非晶临界冷却速率的非等温转变计算模型基础上提出了基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型. 依据此模型对Zr-Ni-Al-Cu四元合金的临界冷却速率进行了计算并预测了Zr_66.67(Ni_{xAlyCuz)33.33合金系中容易形成非晶的成分范围. 计算值与实验值符合得较好. 计算结果表明，此合金系具有很强的非晶形成能力，特别是在靠近共晶点的中心区域，临界冷却速率小于100 K/s，为容易形成非晶的成分范围. 冷却过程中，在高于1000K温度区间，没有发生明显的结晶现象，而在980 K至870 K温度范围内，结晶分数快速增大，低于870 K时不再发生明显改变. 此外，分析了合金系中Al，Cu，Ni原子摩尔分数的变化对临界冷速的影响. 关键词： 大块非晶 黏度 临界冷却速率 非晶形成能力}     

压力对Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5大块非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响

利用X射线衍射和差示扫描量热分析研究了高温高压下Zr_46.75Ti_8.25Cu_7.5Ni₁₀Be_27.5大块非晶合金的玻璃转变和晶化行为，结果发现压力降低了该大块非晶合金中的自由体积、热焓和晶化激活能. 关键词： 大块非晶合金 高压 差示扫描量热分析 玻璃转变     

Physical aging in Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5 typical bulk metallic glass manifested as enthalpy relaxation

Enthalpy recovery is not only an important characteristic of physical aging of glass, but also a good tool to investigate the physical aging. Using differential scanning calorimeter (DSC), the enthalpy recovery of Zr_46.75Ti_8.25Cu_7.5Ni₁₀Be_27.5 bulk metallic glass (BMG) was studied. The typical characteristics of enthalpy recovery of glass including the sub-T _g peak and ‘overshot’ were found in BMG. The evolution of the sub-T _g peak and ‘overshot’ were described by the free volume theory and Hodge’s model, respectively. It was found that the former failed to describe the enthalpy recovery in the BMG, while the latter could give a qualitative explanation. In combination with the dynamics in the BMG, the origin of the enthalpy recovery in the BMG was discussed. The results show that BMGs are an ideal material to investigate the physical aging. The further understanding of physical aging of BMGs is useful to clarify the nature of glass and improve the application and device of new types of BMGs. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50671118)     

Structural origins of the excellent glass forming ability of Pd40Ni40P20

We report a hybrid atomic packing scheme comprised of a covalent-bond-mediated "stereochemical" structure and a densely packed icosahedron in a bulk metallic glass Pd40Ni40P20. The coexistence of two atomic packing models can simultaneously satisfy the criteria for both the charge saturation of the metalloid element and the densest atomic packing of the metallic elements. The hybrid packing scheme uncovers the structural origins of the excellent glass forming ability of Pd40Ni40P20 and has important implications in understanding the bulk metallic glass formation of metal-metalloid alloys.