【摘要】：金屬玻璃是可以通過液體快速冷卻制備的一種亞穩(wěn)態(tài)材料,弛豫是其本征特性。典型的玻璃體系中存在著復(fù)雜的弛豫模式:從低頻的α弛豫模式(~10~-22 Hz),慢β弛豫模式到高頻的快β弛豫模式(~10~6 Hz),以及更高頻的玻色峰(~10~(12)Hz)等。作為玻璃體系中最主要的一種弛豫模式,α弛豫在玻璃轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)附近被凍結(jié),而β弛豫模式在低溫下依然存在,對(duì)玻璃轉(zhuǎn)變、塑性變形及結(jié)晶行為等都會(huì)產(chǎn)生重要影響。低溫弛豫(包括快β弛豫和慢β弛豫)是本文研究的重點(diǎn)。近些年來動(dòng)力學(xué)非均勻性一直是金屬玻璃和過冷液體領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。研究表明,在納米尺度上,動(dòng)力學(xué)非均勻性普遍存在于金屬玻璃中,并影響到其弛豫特性。因此,圍繞金屬玻璃的動(dòng)力學(xué)非均勻性開展研究對(duì)于深入理解金屬玻璃中的弛豫現(xiàn)象和完善動(dòng)力學(xué)非均勻性的物理圖像有重要意義。本文首先利用新的研究方法-分子動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)力學(xué)弛豫相結(jié)合的方法,得到了不同冷卻速率和壓強(qiáng)條件下Cu_(50)Zr_(50)體系的低溫弛豫譜圖,為研究低溫弛豫提供了很好的研究基礎(chǔ)。對(duì)結(jié)構(gòu)的分析表明冷速和壓強(qiáng)均對(duì)結(jié)構(gòu)(短程序)產(chǎn)生影響,并且壓強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響更顯著。一般來說,結(jié)構(gòu)影響性能。但研究表明,壓強(qiáng)對(duì)低溫弛豫幾乎沒有影響,冷卻速率反而是影響低溫弛豫的主要因素。進(jìn)一步的動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)原子動(dòng)態(tài)響應(yīng)的非均勻性及其空間分布的非均勻性與低溫弛豫有密切關(guān)聯(lián)。本論文工作揭示了低溫弛豫(在慢β弛豫的溫度范圍)與動(dòng)力學(xué)非均勻性的相關(guān)性,在原子尺度上合理地理解了低溫弛豫行為,為揭示低溫弛豫的本質(zhì)做了鋪墊性的貢獻(xiàn)�；谏鲜龉ぷ鞯陌l(fā)現(xiàn)——低溫弛豫與動(dòng)力學(xué)非均勻性的關(guān)聯(lián)性,本論文還研究了動(dòng)力學(xué)非均勻性隨溫度的變化。定量地表征出弛豫過程中的動(dòng)力學(xué)非均勻性,發(fā)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)非均勻性在升溫過程中呈現(xiàn)非單調(diào)性的變化趨勢(shì),并且可以利用“流變單元”模型合理地解釋此現(xiàn)象。研究動(dòng)力學(xué)非均勻性的變化及其背后微觀機(jī)制可以幫助我們進(jìn)一步理解弛豫現(xiàn)象,支持并豐富本組提出的“流變單元”模型。另外,本文首次在模擬上發(fā)現(xiàn)了更加低溫的弛豫行為(快β弛豫),并對(duì)其機(jī)制進(jìn)行了探討。研究發(fā)現(xiàn)這種弛豫行為模式與一種可恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)。這種可恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)從原子振動(dòng)發(fā)展而來,并隨著溫度的增加,逐漸轉(zhuǎn)化成不可恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)。研究結(jié)果還表明,快β弛豫是慢β弛豫的前驅(qū)。這項(xiàng)結(jié)果為進(jìn)一步理解快β弛豫機(jī)制及各種弛豫模式之間的關(guān)聯(lián)提供了直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG139.8
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論展至今，材料在人類文明發(fā)展中的作用不可替代。每一次促進(jìn)了人類文明的發(fā)展和進(jìn)步。人類對(duì)材料的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用、人類生活質(zhì)量等息息相關(guān)[1]。從開始使用材料伊始至今使用的不同而被劃分為：石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)如今，城市中矗立的高樓大廈、鄉(xiāng)村中平鋪的低矮瓦舍無的智慧。

金屬玻璃（又稱非晶合金）這種新的玻璃材料展型的玻璃材料是由金屬為原材料制備而成，其兼具了玻璃如圖 1.2 所示，具有高強(qiáng)度、高彈性極限、低彈性模量、良好特性[5-10]。因此金屬玻璃具有廣泛的應(yīng)用前景。如圖動(dòng)態(tài)斷裂韌性而被用作穿甲彈等動(dòng)能彈彈頭[11]，由于有較高爾夫球桿擊球頭，可以傳遞將近 99%的能量，由于低磁和電動(dòng)機(jī)的磁芯。但是金屬玻璃也存在一些顯著的局限性料，不具備較好室溫塑形變能力，而且金屬玻璃的形成能寸材料[12]。這種新的材料為什么會(huì)出現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和局限，題有何關(guān)聯(lián)，我們能不能通過研究基本物理問題的本質(zhì)從能，促進(jìn)其更廣泛的應(yīng)用[13-16]。上述有些問題已經(jīng)較為明討，比如基本物理問題——金屬玻璃的低溫弛豫機(jī)制、金性演化及演化機(jī)制等，本文將對(duì)上述提出的物理問題進(jìn)行

(a) 金屬玻璃由于低磁損特性而被用作電動(dòng)機(jī)的磁芯。(b) 由于其有高動(dòng)態(tài)而被用作動(dòng)能彈彈頭。 (a) MG can be used as magnetic core of electromotor because of its low magnetMG can be used as armor piercer because of its dynamic fracture toughness.屬玻璃的歷史與發(fā)展通玻璃很早就被人們制備出來是由于其要求的制備條件簡(jiǎn)單，通常水冷的方法就可以獲得。而金屬這種特殊的材料作為制備玻璃的原工藝要求較高。一般來講，金屬是由金屬鍵連接而成，在正常冷卻形成晶體[8, 17-19]。雖然早在上世紀(jì)中葉，Turnbull 就曾預(yù)言，金屬下也可以形成玻璃態(tài)[20]。但是，直到 20 世紀(jì) 60 年代，美國(guó)加州理uwez 等人才在一次偶然的機(jī)會(huì)中，通過液體噴槍技術(shù)在 Au75Si2厚度為微米量級(jí)的金屬箔片，經(jīng)衍射方法測(cè)定該箔片為非晶態(tài)，

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 高選喬;孫奕韜;王崢;李茂枝;白海洋;;Effect of icosahedral clusters on β-relaxations in metallic glasses[J];Chinese Physics B;2017年01期

2 Hai Bin Yu;Wei Hua Wang;Hai Yang Bai;Konrad Samwer;;The β-relaxation in metallic glasses[J];National Science Review;2014年03期

3 汪衛(wèi)華;;非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J];物理學(xué)進(jìn)展;2013年05期

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5 趙德乾,汪衛(wèi)華,莊艷歆,潘明祥,季穎斐,馬學(xué)鳴,董遠(yuǎn)達(dá);Formation and performance of new Zr-Ti-Cu-Ni-Be-Fe bulk amorphous alloy[J];Science in China,Ser.A;2000年03期

本文編號(hào)：2790865