【摘要】：大塊金屬玻璃(BMGs)作為一種新興的先進材料,與傳統(tǒng)材料相比,具有獨特的原子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能。在該領(lǐng)域,有待解決的應(yīng)用瓶頸問題包括:改善材料的塑性,提高玻璃形成能力(GFA),以及降低制作成本。研究非晶合金結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系有利于深入了解非晶合金的本質(zhì),解決非晶合金材料應(yīng)用中的瓶頸問題。本研究工作是利用流變單元模型,探究金屬玻璃中結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)的關(guān)系。雖然有眾多不同的理論模型可以用來解釋金屬玻璃中局部原子結(jié)構(gòu),但流變單元模型側(cè)重聯(lián)系局域結(jié)構(gòu)與各項性能之間的關(guān)系。隨機激活和流變單元的濃度決定了在類似條件下制備得到的金屬玻璃的性能。Weibull模量隨著體系中流變單元的濃度降低而增加,這一結(jié)論增加了該模型的可信度。流變單元在晶化過程中也至關(guān)重要。由經(jīng)典的晶化方程得到的等溫晶化數(shù)據(jù)可以很好的用流變單元模型擬合。它表明了流變單元可能扮演了一種類似晶化前驅(qū)體的角色。實驗表明非晶合金的晶化焓與流變單元的濃度有很強的關(guān)聯(lián)性。流變單元模型澄清了在形核以及晶粒長大的歷程中原子尺度的演化過程。最后,流變單元模型通過結(jié)合溫度調(diào)制的差示掃描量熱儀(TMDSC)對可逆吸熱過程(玻璃化轉(zhuǎn)變)以及非可逆(弛豫峰)等過程提出了新的解釋。玻璃化轉(zhuǎn)變過程依賴于對樣品的前處理,但弛豫峰并直接依賴于預(yù)處理過程。對可逆與不可逆熱流過程的解釋也說明了原子在該過程中對體系的反饋以及響應(yīng)。這些結(jié)果有利于深入了解非晶合金的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系,對解決非晶合金材料應(yīng)用中的瓶頸問題有幫助。
[Abstract]:As a new advanced material, bulk metal glass (BMGs) has unique atomic structure and excellent properties compared with traditional materials. In this field, the application bottlenecks to be solved include improving the plasticity of materials, increasing the glass forming ability (GFA), and reducing the production cost. The study of the relationship between the structure and properties of amorphous alloys is helpful to understand the nature of amorphous alloys and to solve the bottleneck problem in the application of amorphous alloys. In this study, the relationship between structure and properties of metallic glass was investigated by rheological unit model. Although there are many different theoretical models which can be used to explain the local atomic structure in metallic glass, the rheological element model focuses on the relationship between the local structure and the properties. The properties of metallic glass prepared under similar conditions are determined by the concentration of random activation and rheological units. The Weibull modulus increases with the decrease of the concentration of rheological units in the system, which increases the reliability of the model. Rheological units are also important in the crystallization process. The isothermal crystallization data obtained from the classical crystallization equation can be well fitted with the rheological unit model. It suggests that the rheological unit may play a role similar to the crystallization precursor. The experimental results show that the crystallization enthalpy of amorphous alloy is closely related to the concentration of rheological unit. The rheological unit model clarifies the evolution at atomic scale during nucleation and grain growth. Finally, a new interpretation of reversible endothermic process (glass transition) and irreversible (relaxation peak) process is presented by using a differential scanning calorimeter (TMDSC) with a temperature modulated differential scanning calorimeter (DSC). The glass transition process depends on the pretreatment of the sample, but the relaxation peak is directly dependent on the pretreatment process. The explanation of reversible and irreversible heat flux processes also shows the feedback and response of atoms to the system in the process. These results are helpful to understand the relationship between the structure and properties of amorphous alloys and to solve the bottleneck problems in the application of amorphous alloys.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.8

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