本文選題：非晶合金 + 玻璃形成能力��； 參考：《上海大學》2015年博士論文

【摘要】：非晶合金具有優(yōu)異的物理、化學、磁學性能,這使得非晶合金具有巨大的潛在應用前景,但尺寸問題及塑性變形問題制約著它們的實際應用。為了給尋找尺寸更大、塑性變形能力更好的非晶合金提供理論指導,本論文在原子尺度研究了非晶合金的玻璃形成能力、塑性變形單元及晶化問題:(1)玻璃形成能力的研究。借助分解的Morse勢,本論文首次把合金的混合焓分解為三部分,!Enn、!Estrain和!Ennn。!Enn反映不同元素間的化學作用;!Estrain反映局部有序結構的結構匹配特性(物理作用);!Ennn反映次近鄰以外原子間相互作用。根據(jù)“化學作用”、“物理作用”在玻璃形成能力中所占決定性作用的不同,本論文把非晶合金分為“化學作用主導”型和“應變能主導”型。本論文提出!Enn和(!Enn/2+!Estrain)能量判據(jù),它可預測合金體系在A50B50成分點處的玻璃形成能力強弱。(2)塑性變形單元的研究。本論文揭示了非晶處于亞穩(wěn)態(tài)的本質原因:局部化學成分和局部結構的不均勻性;原子間的相互作用勢呈現(xiàn)出非線性和非諧性特征。體系通過Voronoi cell劃分成不同類型多面體。通過對不同類型的多面的鍵長進行統(tǒng)計分布,結果表明越不穩(wěn)定的多面體其嚴重壓縮鍵越多(導致其對外界刺激更敏感),且其長鍵數(shù)目也越多(導致其具有大的體積和小的變形能壘)。因此,本論文提出相對更不穩(wěn)定的多面體是非晶變形單元(deformation units)的結構起源。Cu50Zr50體系壓縮模擬結果表明塑性變形集中區(qū)域趨向于在這些不穩(wěn)定的區(qū)域形成,進一步驗證了此結論。(3)過冷液態(tài)合金晶化機理的研究。本論文通過模擬方法具體研究了Ni50Al50、Cu15Zr85和Cu50Zr50三個體系的晶化過程。Ni50Al50體系晶化是由于強的Ni-Al化學成鍵作用;無Zr-Cu強化學鍵作用的Cu15Zr85體系晶化是由體系應變能降低作為驅動力。本論文以Q6、CSRO為反應坐標并通過metadynamics方法模擬了Cu50Zr50非晶體系的晶化過程。通過模擬過程中添加高斯偏勢方法,本論文得到了Cu50Zr50非晶體系的晶化能壘和自由能勢能面。基于metadynamics方法獲得的合金熔點Tm和!Sf并結合熱力學積分公式!Sf與Toc的關系,本論文得到了Cu50Zr50體系理想玻璃轉變溫度Toc。
[Abstract]:Amorphous alloys have excellent physical, chemical and magnetic properties, which make amorphous alloys have great potential applications, but their practical applications are restricted by size problems and plastic deformation problems. In order to provide theoretical guidance for finding amorphous alloys with larger size and better plastic deformation capacity, the glass forming capacity, plastic deformation unit and crystallization problem of glass forming capacity of amorphous alloys have been studied in this paper at atomic scale. With the help of the decomposed Morse potential, In this paper, the mixing enthalpy of the alloy is first decomposed into three parts: Ennn strain and Ennn. Enn reflect the chemical action among different elements. The Estrain reflects the structural matching characteristics of the local ordered structure. (the physical action of Enn reflects the interaction between atoms outside the next nearest neighbor. According to the difference of "chemical action" and "physical action" in glass forming ability, the amorphous alloys are divided into two types: "chemical action leading" type and "strain energy leading" type. In this paper, the energy criterion of Enn and Enn / 2 / Estrain is proposed, which can predict the glass-forming ability of alloy system at the point of A50B50 composition. In this paper, the essential reasons for the metastable state of amorphous crystals are revealed: the inhomogeneity of local chemical composition and local structure, and the nonlinear and anharmonic characteristics of the interaction potential between atoms. The system is divided into different types of polyhedron by Voronoi cell. By statistical distribution of different types of multiplanar bond lengths, The results show that the more unstable polyhedron has more serious compression bonds (which leads to its more sensitive to external stimuli, and the more the number of long bonds), which leads to its large volume and small deformable energy barrier. Therefore, in this thesis, it is suggested that the relatively unstable polyhedron is the structural origin of the amorphous deformation unit deformations. The results of compression simulation of the Cu50Zr50 system indicate that the concentrated plastic deformation regions tend to form in these unstable regions. The crystallization mechanism of the supercooled liquid alloy was further verified. In this paper, the crystallization process of Ni50Al50 / Cu15Zr85 and Cu50Zr50 systems is studied by simulation. The crystallization of Ni50Al50 system is due to strong chemical bonding of Ni-Al, and the crystallization of Cu15Zr85 system without strong Zr-Cu chemical bond is driven by the decrease of system strain energy. In this thesis, the crystallization process of Cu50Zr50 amorphous system was simulated by metadynamics method, using Q6 CSRO as the reaction coordinate. In this paper, the crystallization energy barrier and free energy potential surface of Cu50Zr50 amorphous system are obtained by adding Gao Si bias method in the simulation process. Based on the melting point TM and Sf obtained by metadynamics method and the relation between SF and Toc, the ideal glass transition temperature (Toct) of Cu50Zr50 system has been obtained in this paper.
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8

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3 本報記者 倪e，

本文編號：1858715