本文選題：金屬玻璃 + 低維材料��； 參考：《中國科學院大學(中國科學院物理研究所)》2017年博士論文

【摘要】：縱觀人類社會的發(fā)展歷程,從石器時代,青銅時代,鐵器時代,再到信息時代,我們對材料科學的理解很大程度上代表了人類認識世界,改造世界的能力。而在材料科學發(fā)展的過程中,研究的手段與方法則是我們突破以往認知,獲得新材料的最重要的手段之一。正如同顯微鏡的發(fā)展讓我們對物質的認識從宏觀向微觀不斷深入,一步一步邁向真理的彼岸。在金屬玻璃領域,材料的發(fā)展更是以制備和表征方式進步的重要節(jié)點作為標志。在如今塊體非晶材料已經進入大規(guī)模市場應用的時代,如何從更深入的角度去理解非晶態(tài)物質的本質與特征,從而提高金屬玻璃的性能、開拓金屬玻璃的新應,用則是目前最重要的問題。在這樣的研究背景下,本文采用了一系列不同的研究手段,從多尺度、多維度的角度下對金屬玻璃的玻璃形成能力、弛豫等特征進行分析、研究,旨在使用不同的研究手段,在多尺度、多維度的條件下研究金屬玻璃的基本問題,以求能夠開闊我們對金屬玻璃本質與特征的認識。本文首先討論了低維金屬玻璃的制備與表征。我們通過激光脈沖沉積的方法,得到了厚度在原子級別的CuZrAl和CuZr金屬玻璃薄膜,并通過球差校正透射電子顯微鏡等手段對薄膜的性質進行表征。發(fā)現Al摻雜能夠降低體系擴散系數,導致兩種薄膜在退火過程中形核率有明顯差異,這也解釋了Al摻雜提高玻璃形成能力的現象。我們也制備了尺寸分布在1-5 nm范圍的PdSi納米顆粒,通過對結構隨尺寸演化的表征,我們直接觀察到了PdSi納米顆粒的臨界核尺寸,從而驗證了經典形核理論。本文通過分子動力學模擬研究了玻璃體系弛豫行為的微觀起源。我們通過設計具有不同勢阱寬度的勢函數,得到了具有不同低溫弛豫行為的無序體系,發(fā)現隨著勢函數在勢阱處變窄,體系的低溫弛豫動力學明顯增強。在實驗上我們同樣觀察到稀土基金屬玻璃普遍具有更明顯的?弛豫。并通過其摩爾體積與體彈模量的關系同更窄的勢函數建立關聯,我們解釋了稀土基金屬玻璃的弛豫現象。同時,我們對微觀動力學的分析顯示,無序體系的弛豫行為和動力學非均勻性的強度密切相關。本文進一步采用機器學習方法分析了二元合金玻璃的玻璃形成能力。我們建立了二元非晶形成合金體系的多維數據庫,并使用支持向量機對多維數據進行分析,建立了可以預測二元合金玻璃形成能力的模型。通過數據測試,我們證實了該模型對合金的玻璃形成能力好壞具有明顯的區(qū)分能力。我們通過改變輸入數據的種類,考察了不同參量對合金玻璃形成能力的影響,發(fā)現合金熔點的信息和玻璃形成能力有明顯關聯。
[Abstract]:Throughout the development of human society, from the Stone Age, Bronze Age, Iron Age, and then to the Information Age, our understanding of material science represents to a large extent the ability of human beings to understand and transform the world.In the course of the development of material science, the means and methods of research are one of the most important means for us to break through the past cognition and obtain new materials.Just as the development of microscope allows us to understand matter from macro to micro, step by step to the other side of the truth.In the field of metallic glass, the development of materials is marked by the progress of preparation and characterization.Now that bulk amorphous materials have entered the era of large-scale market application, how to understand the nature and characteristics of amorphous materials from a deeper perspective, so as to improve the properties of metallic glass and open up new applications of metallic glass.Use is the most important issue at present.In this research background, this paper uses a series of different research methods to analyze the glass forming ability, relaxation and other characteristics of metallic glass from the angle of multi-scale and multi-dimension. The purpose of this study is to use different research methods.In order to broaden our understanding of the nature and characteristics of metallic glass, the basic problems of metallic glass are studied under multi-scale and multi-dimensional conditions.In this paper, the preparation and characterization of low dimensional metallic glass are discussed.CuZrAl and CuZr metallic glass thin films with atomic thickness were obtained by laser pulse deposition. The properties of the films were characterized by spherical aberration corrected transmission electron microscopy (TEM).It is found that Al doping can decrease the diffusion coefficient of the system, which leads to the obvious difference in nucleation rate between the two films during annealing, which also explains the phenomenon that Al doping can improve the glass forming ability.We have also prepared PdSi nanoparticles with size distribution in the range of 1-5 nm. The critical nucleation size of PdSi nanoparticles has been observed directly through the characterization of the structure evolution with size, thus validating the classical nucleation theory.In this paper, the microscopic origin of relaxation behavior of glass system has been studied by molecular dynamics simulation.By designing potential functions with different potential well widths, we obtain disordered systems with different low-temperature relaxation behaviors. It is found that the low-temperature relaxation kinetics of the system increases with the potential function becoming narrower at the potential well.We also observed that rare earth based metallic glasses are generally more obvious in experiments.Relaxation.The relaxation phenomenon of rare earth based metallic glass is explained by the correlation between the molar volume and bulk elastic modulus and the narrower potential function.At the same time, our analysis of microdynamics shows that the relaxation behavior of disordered systems is closely related to the strength of the dynamic inhomogeneity.In this paper, the glass forming ability of binary alloy glass is analyzed by machine learning method.The multi-dimensional database of binary amorphous alloy system is established and the multi-dimensional data is analyzed by support vector machine (SVM). A model is established to predict the glass forming ability of binary alloy.Through the data test, we confirm that the model has obvious ability to distinguish the glass forming ability of the alloy.By changing the type of input data, we investigate the influence of different parameters on the glass forming ability of the alloy. It is found that the melting point information of the alloy is obviously related to the glass forming ability.
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.8

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 黃敏偉 ,孟曙光;金屬玻璃[J];金屬世界;2000年01期

2 孟曙光;;未來的材料——金屬玻璃[J];杭氧科技;2000年02期

3 ;金屬玻璃技術[J];化工學報;2005年05期

4 陳丹;堅硬似鋼鐵柔軟如流水的金屬玻璃[J];中小企業(yè)科技;2005年06期

5 ;金屬玻璃的熱壓過冷液相連接[J];金屬功能材料;2007年05期

6 ;超強金屬玻璃揭秘:3mm粗棒可撐起卡車[J];機械研究與應用;2008年03期

7 ;美國開發(fā)出新型“金屬玻璃”[J];大眾科技;2009年02期

8 ;美國研發(fā)出新型“金屬玻璃”[J];材料工程;2009年02期

9 ;美研究人員開發(fā)出新型“金屬玻璃”[J];遼寧建材;2009年02期

10 龍斌;;美開發(fā)出以鈦為基礎的新型“金屬玻璃”[J];功能材料信息;2009年01期

相關會議論文 前10條

1 水嘉鵬;劉軍民;王玉林;;金屬玻璃的彈性模量和動態(tài)粘度[A];內耗與超聲衰減——第三次全國固體內耗與超聲衰減學術會議論文集[C];1991年

2 張新建;陳旭;;塊狀金屬玻璃疲勞的研究進展[A];第十四屆全國疲勞與斷裂學術會議論文集[C];2008年

3 官可洪;曹玉梁;支起錚;郭恩霖;;鐵基金屬玻璃的熱磁特性[A];首屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];1992年

4 李繼承;陳小偉;;金屬玻璃及其復合材料的壓縮剪切試驗研究進展[A];第十屆全國沖擊動力學學術會議論文摘要集[C];2011年

5 蔣敏強;戴蘭宏;江峰;;金屬玻璃斷裂的韌脆轉變機理[A];第16屆全國疲勞與斷裂學術會議會議程序冊[C];2012年

6 劉凱欣;劉偉東;葉林茂;;高速沖擊載荷下金屬玻璃的力學特性研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

7 何怡貞;;金屬玻璃在玻璃轉變溫區(qū)的結構穩(wěn)定性——預晶化與相分離[A];內耗與超聲衰減——第三次全國固體內耗與超聲衰減學術會議論文集[C];1991年

8 戴蘭宏;;探索大塊金屬玻璃剪切帶起源[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（上）[C];2007年

9 潘正堂;;熱可塑鎂基塊狀金屬玻璃之微成型功能性研究[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統與加工制備中的力學問題研討會摘要集[C];2010年

10 張海峰;張慶生;胡壯麒;;銅基塊狀非晶制備與性能[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

相關重要報紙文章 前10條

1 通訊員 劉萌萌 郭娜 特約記者 高景田;勝芳：打造全國最大金屬玻璃家具產業(yè)基地[N];廊坊日報;2008年

2 節(jié)浩;新型金屬玻璃在美國研制成功[N];中國建材報;2009年

3 劉霞;美發(fā)明處理金屬玻璃新方法[N];科技日報;2011年

4 王小龍;美制造出單晶體結構金屬玻璃[N];科技日報;2011年

5 ;中科院成功制備微納米金屬玻璃纖維[N];中國技術市場報;2011年

6 中科院物理所研究員 汪衛(wèi)華;金屬玻璃[N];光明日報;2012年

7 ;新型金屬玻璃在美車研制成功[N];今日信息報;2005年

8 張樂;浙江大學研制成功大規(guī)格新型金屬玻璃[N];大眾科技報;2007年

9 張樂;我國研制成功大規(guī)格新型金屬玻璃[N];中國有色金屬報;2007年

10 陳捷邋劉茜 記者 束洪福;金屬玻璃能“感知冷暖”[N];科技日報;2008年

相關博士學位論文 前10條

1 劉秀茹;快速增壓法制備大塊金屬玻璃及金屬玻璃的高壓相變研究[D];西南交通大學;2007年

2 時博;壓縮塑性變形對Zr基塊體金屬玻璃結構和性能的影響[D];蘭州大學;2016年

3 胡浩;Ti基大塊金屬玻璃表面制備生物活性涂層的研究[D];天津大學;2012年

4 吳念初;鋁基塊體金屬玻璃結構模型及其玻璃形成能力的研究[D];東北大學;2015年

5 崔晶;鈦基非晶復合材料變形行為研究[D];西北工業(yè)大學;2016年

6 Azkar Saeed Ahmad;無序態(tài)材料在極端條件下的表現行為[D];浙江大學;2016年

7 薛榮潔;高壓對金屬玻璃性能的影響和金屬玻璃β弛豫行為研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2017年

8 呂玉苗;金屬玻璃近表面區(qū)域力學行為及動力學研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2017年

9 孫奕韜;金屬玻璃的多尺度、多維度研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2017年

10 葛天培;金屬玻璃的流變單元與時間[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 薛榮潔;金屬玻璃的密度與缺陷研究[D];合肥工業(yè)大學;2014年

2 盧金平;基于M-C屈服準則的金屬玻璃切削力學建模與實驗研究[D];燕山大學;2015年

3 馬雯麗;Zr_(61.7)Al_8Ni_(13)Cu_(17)Sn_(0.3)金屬玻璃單向壓縮變形后剪切帶的密度與分布[D];蘭州大學;2015年

4 周超;金屬玻璃液體的異常動力學特性研究[D];山東大學;2015年

5 張紅冉;金屬玻璃Fe_(80)Si_(7.43)B_(12.57)和Ni_(62)Ta_(38)抗H~+輻照損傷的研究[D];大連理工大學;2015年

6 侯文婧;500keV的He~(2+)離子輻照Fe基、Ni基、Ti基金屬玻璃損傷研究[D];大連理工大學;2015年

7 胡超;金屬玻璃的局域原子結構的表征研究[D];安徽工業(yè)大學;2014年

8 王海波;工業(yè)純原料制備的鐵基金屬玻璃及其性能研究[D];合肥工業(yè)大學;2015年

9 田雪坤;金屬玻璃球殼熱屈曲研究[D];太原科技大學;2015年

10 李鋒;AL-TM-RE合金體系中相似組元替換對金屬玻璃形成能力的影響[D];東北大學;2014年

，

本文編號：1757356