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     

铝基非晶合金微观结构的特点与演变

选择Al90Fe5Ce5和Al83Zn7Ce10非晶合金来研究铝基非晶合金的微观结构的特点和微观结构的演变.在Al90Fe5Ce5非晶合金中,发现亚稳Al6Fe相与被铝相包裹的二十面体准晶相共存.在Al83Zn7Ce10非晶合金中,金属间化合物Al2ZnCe2为凝固过程中的初生相.金属间化合物Al2ZnCe2可以伴随纳米晶粒铝的晶化而析出.抑制在冷却过程中所形成的各种晶核的成长是铝基合金具有很强的非晶形成能力的主要原因.多种相的竞争形核和有限生长导致了铝基合金具有复杂的结构特点 关键词： 铝基非晶合金 二十面体准晶 预峰 化学短程序     

铁基纳米晶合金的介观阻抗率及应用

提出了铁基纳米晶合金介观阻抗率的物理概念,用Maxwell方程组求得其计算公式ρ=-μ{A}/{t}/Δ×H,该式表明铁基纳米晶合金的介观阻抗率与材料内部的介观磁场强度H、介观磁矢势A和介观磁导率μ有关,磁矢势A是由介观结构引起的量子力学效应,是由合金的微观结构决定的.这个理论很好地解释了铁基纳米晶粉末、粉芯 关键词： Fe基纳米晶合金 介观阻抗率     

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     

压痕塑性变形诱导非晶合金的晶化

利用透射电镜研究了Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_12.5Ag₅非晶合金的Vickers压痕内微观结构的变化. 结果发现，压痕塑性变形诱导非晶合金发生了晶化，在压头棱角下面的区域内有尺寸大于1 μm的晶体析出. 选区电子衍射分析表明，该析出相是稳定的CuZr₂或NiZr₂四方晶体，而没有析出该非晶合金在加热过程中的初生相二十面体准晶相,说明非晶合金的机械稳定性与热稳定性是有区别的. 打压痕过程中的温度升高是可以忽略的，本工作进一步证实了塑性变形诱导非晶合金晶化的主要动力是粘性流动而非局部热效应. 关键词： 非晶合金 塑性变形 粘性流动 局部热效应     

铸锭凝固组织对相应非晶合金晶化过程中二十面体准晶相形成动力学的影响

通过在真空电弧熔炼炉内对合金铸锭进行反复熔炼处理，获得到了凝固组织不同的Zr₆₅Al_7.5Cu_12.5Ni₁₀Ag₅合金铸锭.在相同的制备条件下，由凝固组织不同的合金铸锭通过吸铸法制备得到了薄片非晶合金.利用差示扫描量热法(DSC)对非晶合金的晶化动力学进行了分析.x射线衍射谱表明，在Zr₆₅Al_7.5Cu_12.5Ni₁₀Ag₅非晶合金晶化过程中，二十面体准晶相(I相)作为初生相析出.Kissinger分析结果表明，合金铸锭的凝固组织细化，相对应的非晶合金发生晶化时，I相形成与分解的有效激活能都增大，说明非晶合金及析出的I相的热稳定性都提高.从结构的遗传性角度就合金铸锭凝固组织对相应非晶合金晶化过程中二十面体准晶相的形成动力学的影响进行了讨论. 关键词： 二十面体准晶相 晶化动力学 凝固组织     

FeCo基纳米晶合金高温交换耦合作用机理

研究了500和600℃真空退火后的纳米晶Fe_38.4Co₄₀Si₉B₉Nb_2.6Cu合金初始磁导率随温度的变化规律,发现较高温度(600℃)退火的FeCo基纳米晶合金,在非晶相居里温度以上较宽温度范围内磁导率没有明显的衰减,这是在双相纳米晶合金中观察到的一种新现象,其磁特性不同于Fe基纳米晶合金.为了探明这种现象的起源,估算了与剩余非晶相同成分的非晶合金的居里温度及纳米晶粒间发生交换耦合作用的参数 关键词： 交换耦合作用 非晶相居里温度 交换耦合穿透深度     

铁基纳米晶合金介观结构的等效RLC并联模型

根据实验研究成果提出纳米晶合金软磁性能受其介观结构影响的观点，建立了Fe基纳米晶合金的球状介观结构模型，分别求出只有交变磁场或交变磁场和静磁场作用时纳米晶粒球的频率函数——D函数.分析表明，两种D函数都是复变函数，其实部Re(D)为纳米晶电感性质和电容性质的反映，虚部Im(D)为纳米晶电阻性质的反映，据此建立了Fe基纳米晶合金介观结构的等效RLC并联模型.由该模型求得合金产生极值巨磁电阻的条件为v_extGMI=v|_Re(D)=0，决定因素有μ,σ,ω,R和H_ex及微观磁结构. 关键词： Fe基纳米晶合金 等效RLC并联模型 球状介观结构模型 频率函数     

Fe基纳米晶合金的晶化机理研究

根据用原子力显微镜对在不同温度下晶化的Fe基非晶合金薄带三维介观结构的观察,结合X射线衍射、Mssbauer谱等前人已有的实验结果并在目前已有的理论研究基础上,对Fe基非晶合金薄带在不同温度下的晶化过程进行了系统的分析、研究,提出了两种Nb-B框架介观结构、团聚相和单位体积纳米晶粒平均数等新概念,建立了Fe基纳米晶合金的晶化机理假说,提出了描述Fe基非晶合金晶化过程的介观织构模型.这个模型能够演化成二相结构模型和三相互套结构模型,还可以合理地解释现有的实验结果以及500—600℃退火中Fe基纳米晶巨磁阻 关键词： Fe基纳米晶合金 晶化机理 两种Nb-B框架介观结构 团聚相     

静高压下有表面化学反应的非晶合金晶化研究

在静高压3—5GPa,510—660℃温度下,研究了在晶化过程中其表面与Al发生反应的非晶(Fe_0.99,Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃合金的晶化过程。发现在4GPa左右,510—660℃的温度范围内,非晶FMSB晶化为纳米α-Fe(Al)相,在其他压力下,晶化为α-Fe(Mo,Si),(Fe,Mo)₃B或Fe₂B相。利用简单固体模型对其晶化的热力学机制 关键词：     

Accurate prediction method for the microstructure of amorphous alloys without non-metallic elements

A new structural parameter of amorphous alloys called atomic bond proportion was proposed, and a topological algorithm for the structural parameter was proven feasible in the previous work. In the present study, a correction factor, λ, is introduced to optimize the algorithm and dramatically improve the calculation accuracy of the atomic bond proportion. The correction factor represents the ability of heterogeneous atoms to combine with one another to form the metallic bonds and it is associated with the uniformity of the master alloy, mixing enthalpy, cooling rate during preparation, and annealing time. The correction factor provides a novel pathway for researching the structures of the amorphous alloys.     

非晶中结构遗传性及描述

非晶态物质广泛存在于人们的日常生活和工业生产活动中,但人们对其原子结构及其结构与性能关系的认识还远不如对晶体材料那样充分.非晶态物质的原子结构不具备空间平移对称性,这使得传统针对晶体材料的实验技术和手段无法直接有效地应用到非晶态物质的结构分析中.用常规的衍射实验数据分析方法并不能直接地观察到非晶态物质的本征结构特征,但这些实验衍射数据往往隐含有极其重要的微观结构信息.本文简要综述了这些衍射数据背后所隐含的与金属玻璃中程序相关的结构信息.研究发现,非晶态物质中的一类隐含序与晶体结构中的球周期序紧密相关,意味着非晶态物质与晶体材料之间在原子结构上存在着非凡的同源性.进一步的研究结果还表明,不同隐含拓扑序之间纠缠的强弱与体系本身的玻璃形成能力存在明显的对应关系,这为衡量金属合金玻璃形成能力强弱的经验规律——混乱原理提供了微观结构上的理解,同时为进一步深入认识和理解非晶态材料衍射数据所隐含的微观结构信息提供了新的分析思路和方法.     

镁基合金自由枝晶生长的相场模拟研究

利用定量相场模型, 以Mg-0.5 wt.%Al合金为例模拟了基面((0001)面)内镁基合金的等温自由枝晶生长过程. 通过研究该合金体系数值模拟的收敛性, 获得了最优化值耦合参数λ = 5.5及网格宽度Δx/W₀ = 0.4, 并在该参数下系统研究了各向异性强度和过饱和度对枝晶尖端生长速度、尖端曲率半径、Péclet数及稳定性常数σ^* 的影响. 结果表明, 由微观可解性理论得到的稳定性系数σ^* 与ε₆ 拟合值σ^*≅ ε₆ ^1.81905, 更接近理想值σ ^* (ε₆) ≅ε₆ ^1.75. 此外, 当过饱和度Ω < 0.6时, 稳定性系数σ ^* 不随ε₆ 的变化而变化, 而当Ω > 0.6时, 稳定性系数σ ^* 随着ε₆ 的增加而减小. 这反映了枝晶的生长由扩散控制向动力学控制的转变. 随着过饱和度的增加, 枝晶形貌由雪花状枝晶向圆状枝晶转变.     

Eu3+掺杂Bi2O3-PbO-B2O3-ZnO玻璃光谱性质

用高温融熔法制备了Eu³⁺掺杂浓度为1%的(60-x)Bi₂O₃xPbO30B₂O₃10ZnO(x=0,10,30,摩尔分数)玻璃.测定了玻璃的差热分析曲线、吸收光谱、声子边带谱、发射光谱与激发光谱.由发射光谱与稀土Eu³⁺离子光学跃迁矩阵元的特点,计算了Eu³⁺光学跃迁的J-O参数Ω₂与Ω₄.结果显示强度参数Ω₂随着PbO量的增加而略减少,表明材料的对称性略增加,Eu—O键强减弱,共价性降低.PbO组分的增加,使玻璃的结晶起始温度与软化温度差降低,导致玻璃的热温度性变差.随着PbO的增加,电-声子耦合减弱.     

非晶合金及合金液体的局域五次对称性

简要回顾了从20世纪30年代至今,有关非晶合金及合金液体的局域结构五次对称性的实验、理论和模拟研究.在简单液体的早期研究中,人们已经意识到五次对称性在简单液体的无序结构、过冷和晶化等起着重要作用,二十面体短程序作为五次对称性的典型代表受到了广泛关注.自从Frank提出简单液体中二十面体短程序的结构单元,大量的理论和实验研究已经明确在简单液体、合金液体和金属玻璃中存在局域五次对称性,并且建立了局域五次对称性与合金液体复杂动力学行为、玻璃转变、液体-液体相变以及非晶合金的形变等统一的定量描述和物理图像,表明了局域五次对称性作为结构参量的简单、普遍和有效性.     

Pressure-induced solidifications of liquid sulfur below and above λ-transition

Two kinds of glassy sulfurs are synthesized by the rapid compression method from liquid sulfur at temperatures below and above the λ-transition point. The glassy sulfur has different colors and transparencies, depending on temperature, which may inherit some structural information from the λ-transition. Raman spectrum studies of these samples show that a large fraction of polymeric chains exist in the glassy sulfur, even in the one solidified from T T_λ. We find that a higher compression rate instead of a higher temperature of the parent liquid captures more polymeric chains. Pressure-induced glassy sulfur presents high thermal stability compared with temperature quenched glassy sulfur and could transform into liquid sulfur directly without crystallization through an abnormal exothermic melting course. High energy x-ray diffraction is utilized to study the local order of the pressure-induced glassy sulfur.     

Secondary relaxation and dynamic heterogeneity in metallic glasses:A brief review

Understanding mechanical relaxation, such as primary(α) and secondary(β) relaxation, is key to unravel the intertwined relation between the atomic dynamics and non-equilibrium thermodynamics in metallic glasses. At a fundamental level, relaxation, plastic deformation, glass transition, and crystallization of metallic glasses are intimately linked to each other, which can be related to atomic packing, inter-atomic diffusion, and cooperative atom movement. Conceptually, βrelaxation is usually associated with structural heterogeneities intrinsic to metallic glasses. However, the details of such structural heterogeneities, being masked by the meta-stable disordered long-range structure, are yet to be understood. In this paper, we briefly review the recent experimental and simulation results that were attempted to elucidate structural heterogeneities in metallic glasses within the framework of β relaxation. In particular, we will discuss the correlation amongβ relaxation, structural heterogeneity, and mechanical properties of metallic glasses.     

GeS2-In2S3硫系玻璃的物化性质与晶化行为研究

认识玻璃组成-性能-结构之间关系是玻璃科学中经久不衰的研究课题之一. 在制得(100-x) GeS₂-xIn₂S₃ (x=10, 15, 20, 25或30 mol%) 系列玻璃和玻璃陶瓷样品的基础上, 利用可见-近红外透过光谱, DSC, XRD和Raman光谱等测试技术表征了随组份变化的光学带隙, 玻璃转变温度以及晶化行为等, 并结合GeS₂-Ga₂S₃玻璃研究结果探讨了Ga, In 元素及其形成的网络结构对玻璃性质的影响.研究发现, 在硫系玻璃中In比Ga对光学带隙和玻璃转变温度等性质的影响要大. 它们所形成玻璃的晶化行为也截然不同, 但与其各自的材料相图有着密切的联系. 利用偏振拉曼光谱获得玻璃网络中的基本结构单元信息.最后, 结合材料相图, 玻璃随组成变化的物化性质和晶化行为以及基本网络结构单元的认识, 探讨了玻璃的化学拓扑与网络拓扑之间的联系, 为今后研究提供一种新的研究思路.     

Crystallization evolution and relaxation behavior of high entropy bulk metallic glasses using microalloying process

The role of the microalloying process in relaxation behavior and crystallization evolution of Zr_(20) Cu_(20) Ni_(20) Ti_(20) Hf_(20) high entropy bulk metallic glass(HEBMG) was investigated. We selected Al and Nb elements as minor elements, which led to the negative and positive effects on the heat of mixing in the master HEBMG composition, respectively. According to the results, both elements intensified β relaxation in the structure; however, α relaxation remained stable. By using different frequencies in dynamic mechanical analysis, it was revealed that the activation energy of β relaxation for the Nb-added sample was much higher, which was due to the creation of significant structural heterogeneity under the microalloying process. Moreover, it was found that Nb addition led to a diversity in crystallization stages at the supercooled liquid region.It was suggested that the severe structural heterogeneity in the Nb-added sample provided multiple energy-level sites in the structure for enhancing the crystallization stages.     

The structure of a metallic glass system using EXELFS and EXAFS as complementary probes

The short-range atomic order around all three constituent atoms in a prototypical bulk metallic glass (BMG) system was probed in a complementary way, using extended X-ray absorption fine structure for neighborhood of the higher atomic number elements, and extended energy loss fine structure (EXELFS) for the lower atomic number ones. The Pd_xNi_(80−x)P₍₂₀₎ system is a prototype for a whole class of BMG formers which are 80% transition metal and 20% metalloid. We find that the structure of these BMGs could be explained in terms of those of glasses at the end of the BMG range, namely, Pd₆₀Ni₂₀P₂₀ and Pd₃₀Ni₅₀P₂₀. The binary phosphide crystals near x=0 and 80 are found to be simulate very well the local atomic structure of Pd₃₀Ni₅₀P₂₀ and Pd₆₀Ni₂₀P₂₀ glasses, respectively. The best glass former in this series, Pd₄₀Ni₄₀P₂₀, is best described by a weighted average of Pd₃₀Ni₅₀P₂₀ and Pd₆₀Ni₂₀P₂₀ structures.