不透明玻璃显现出的曙光--块体金属玻璃的发现与应用

在足够高的冷却速度下,如同其他大多数物质一样,金属合金熔体在冷却到室温的过程中能够经过玻璃化转变过程变成非晶态固体--金属玻璃.金属玻璃因其具有许多优异和独特的物理、化学和力学性能而一直受到很大的关注.在过去,由于玻璃形成能力的限制,金属合金只能制成厚度为数十微米的薄带状金属玻璃,因而其应用范围受到极大的限制.通过对金属合金的组成、熔体的过冷与稳定性及玻璃形成能力的关系研究,人们用常规的方法在较低的冷却速度下就能在许多金属合金体系中形成三维尺度都达毫米至数厘米的块体金属玻璃,这为金属玻璃获得广泛的应用奠定了基础.     

压力下 Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃的弹性行为

室温下在等静压最高达～0.5GPa的条件下,利用超声回波技术测量了超声波横波和纵波在Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃中的传播时间来确定横波和纵波速度.测量时所采用的超声波频率为10MHz.利用所测量的数据,建立了超声波波速、样品的密度、弹性模量以及Debye温度等与所施加的压力之间的相互关系.并且推导出Murnaghan状态方程.另外,基于非晶态与晶态物理性能的相似性,对此块体非晶的压缩曲线、弹性常数和Debye温度等进行了理论计算,结果表明Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃的弹性性能与其组成的元素有着密切的关系.     

聚变堆第一镜材料块体金属玻璃表面特性

研究了块体金属玻璃（块体非晶合金）Zr65Al7.5Ni10Cu17.5, Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8和金属多晶钼3种第一镜材料经低温等离子体H和Ar辐照后的表面特性变化。结果表明,两种块体金属玻璃的抗H等离子体溅射能力与其成分有关。随着等离子体辐照时间的增加,金属多晶钼和块体金属玻璃Zr65Al7.5Ni10Cu17.5的表面粗糙度增大,镜面反射率降低;而块体金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8的表面粗糙度减小,镜面反射率升高。X射线衍射仪（XRD）分析表明,块体金属玻璃在离子体溅射过程中,表面微结构具有自修复性。     

块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5的超导与负电阻温度系数

测量了块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5在退火前后其电阻值随温度的变化,测量的温度范围为1.5-300K.样品在退火前后都发现有超导现象.零磁场下其超导转变温度Tc分别为1.84和3.76K.在5-300K温度范围内,原始样品具有负的电阻温度系数.如果取Zr,Ti,Cu,Ni及Be分别贡献出1.5,1.5,0.5,0.5及两个传导电子,则可以用扩展的Faber-Ziman理论去解释原始样品的负电阻温度系数.还对块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5在温度范围5-300K之间的R(T)曲线用一个多项式进行了拟合.     

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     

压力下Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃的弹性行为

室温下在等静压最高达～0.5GPa的条件下，利用超声回波技术测量了超声波横波和纵波在Nd₆₀Al₁₀Fe₂₀Co₁₀块体金属玻璃中的传播时间来确定横波和纵波速度.测量时所采用的超声波频率为10MHz.利用所测量的数据，建立了超声波波速、样品的密度、弹性模量以及Debye温度等与所施加的压力之间的相互关系.并且推导出Murnaghan状态方程.另外，基于非晶态与晶态物理性能的相似性，对此块体非晶的压缩曲线、弹性常数和Debye温度等进行了理论计算，结果表明Nd₆₀Al₁₀Fe₂₀Co₁₀块体金属玻璃的弹性性能与其组成的元素有着密切的关系. 关键词： 块体金属玻璃 弹性性能 等静压     

Ca70Mg30金属玻璃形成过程热力学、 动力学和结构特性转变机理的模拟研究

采用分子动力学方法对Ca₇₀Mg₃₀合金快速凝固玻璃形成过程进行了计算机模拟, 深入分析了液-固玻璃转变过程热力学、 动力学和结构特性的转变机理, 对不同方法所确立的玻璃转变温度之间的关系进行了探讨. 结果表明: 本模拟计算所获得的Ca₇₀Mg₃₀金属玻璃的结构因子和玻璃转变温度均与实验结果符合, 而且二十面体局域结构对Ca₇₀Mg₃₀金属玻璃的形成起决定性作用. 由于周围原子形成的瞬时"笼子效应", 过冷液体动力学特性逐渐偏离Arrhenius规律而满足模态耦合理论的幂指数规律. 动力学玻璃转变温度接近于微观结构玻璃转变温度, 但高于热力学玻璃转变温度; 而且它们与理想动力学玻璃转变温度之间满足Odagaki关系.     

块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5的超导与负电阻温度系数

测量了块体金属玻璃Zr_46.75Ti_8.25Cu_7.5Ni₁₀Be_27.5在退火前后其电阻值随温度的变化,测量的温度范围为1.5—300K.样品在退火前后都发现有超导现象.零磁场下其超导转变温度T_c分别为1.84和3.76K.在5—300K温度范围内,原始样品具有负的电阻温度系数.如果取Zr, Ti, Cu, Ni及Be分别贡献出1.5, 1.5, 0.5, 0.5及两个传导 关键词： 块体金属玻璃 超导 电阻温度系数     

金属玻璃温度依赖的拉压屈服不对称研究

通过引入静水应力对自由体积演化的影响, 研究了金属玻璃在不同温度下的拉压屈服行为. 结果表明, 在拉伸和压缩载荷下, 屈服强度均满足(T/T_g)^1/2的温度依赖关系; 同时, 在不同温度下, 材料的压力敏感系数保持为常值0.1. 随着温度的升高, 压力对自由体积的影响逐渐降低, 从而导致材料的拉压屈服不对称性逐渐趋于不显著. 在高温下, 显著的结构弛豫减缓了自由体积增长速率从而抑制材料迅速屈服. 这些结果将有助于更深入的认识金属玻璃屈服及其拉压不对称性的内在机理.     

玻璃家族的新成员——金属玻璃

金属玻璃由金属键构成但又具有玻璃材料长程无序的原子排列,因其具有的独特结构和性能特点,激发了科学家们广泛的研究兴趣,也带动了非晶态物理和材料科学的蓬勃发展。以“国际玻璃年”为契机,文章简要介绍了金属玻璃的发现和发展、性能特点、结构特点以及应用前景,并对金属玻璃研究存在的挑战进行了探讨。     

Pd40.5Ni40.5P19合金的无容器凝固及其大块金属玻璃的形成

熔态Pd_40.5Ni_40.5P₁₉,合金在1.2落管中被分散成液滴,并在自由下落过程中凝固.由于实验是在纯净的氦气氛下的无容器环境中进行,因而消除了由于表面氧化层的存在以及由于液态合金与容器壁的接触所造成的非均匀成核,得到了迄今尺寸最大的直径2mm的规则金属玻璃球体. 关键词：     

纳米金属玻璃:一种兼括纳米尺度特征和非晶结构的新型功能材料

在日常生活中, 人们接触的各种材料的微观结构可以按其组成原子在三维空间的排列状态分为两种, 即有序结构和无序结构。根据这种结构特征, 我们可以把材料分为晶体和非晶体。     

块体金属玻璃Zr_(48)Nb_8Cu_(12)Fe_8Be_(24)低温电阻的研究

对新型块体金属玻璃Zr48Nb8Cu12Fe8Be24的低温电阻进行了研究,并用理论模型分析了不同温度区间电阻与温度的关系,由此探讨了此类非晶低温下电子散射机理.由实验数据估算了主要散射机理的贡献. 关键词： 金属玻璃 电阻     

金属玻璃的键态特征与塑性起源

由于缺乏位错、晶界等典型的晶格缺陷,金属玻璃体系中承载力的形变单元为短程序或中程序原子团簇,键的强度及成键方向是影响原子间协调变形能力主要因素.本文通过与晶态合金对比,指出金属玻璃中原子键合方式与宏观力学性能的潜在关系,综述了金属材料电子结构与力学性能内在关系的最新研究进展,并系统介绍了金属玻璃电子结构特征、表征参量和主要测试手段,使读者对金属玻璃体系中原子间的键态特征有较清晰的认识,对进一步探索本征塑性较好的金属玻璃体系具有一定指导意义.     

取向玻璃体系中分子之间取向关联的模型化及其模拟与分析

提出了一个描述取向玻璃系统中分子间取向关联的有效键模型.基于该模型对该系统中分子之间取向关联的拓扑结构进行了计算机模拟.结果表明当成键概率较小时,成键分子大部分以分子串的形式出现,并基于概率分析对此现象进行了解释.深入地,用分子串模型对模拟结果进行了分析,并且基于分析结果讨论了分子串模型的合理性和可行性. 关键词： 玻璃化转变 取向玻璃 拓扑结构 分子串模型     

脆性金属玻璃断面上的奇妙图案

文章简要介绍了脆性块体金属玻璃(简称BMG)断裂面上几种主要的图案花样:河流花样、"韧窝"结构花样和自组装条纹结构花样,并总结了目前对上述各种形貌形成机理的可能的物理解释.对BMG断裂面上形貌的研究可以揭示材料的断裂机理,有助于更深刻地理解材料的力学性能,开发高性能金属玻璃材料,并为工程选材提供安全标准.     

关于单元体系Cu的玻璃转变过程中动力学不均匀性的研究

基于分子动力学模拟技术,采用非高斯参数α_2(t)来描述单元体系Cu的玻璃转变过程中动力学不均匀性的变化.研究表明在β弛豫阶段,非高斯参数α_2(t)随时间的变化满足幂律函数,而非高斯参数峰值α_(max)和β弛豫时间τ_β与温度的关系均符合Arrhenius函数,且温度越接近玻璃转变温度T_g,体系的动力学不均匀性越明显.