Al基非晶合金由于其獨(dú)特的力學(xué)性能及潛在的應(yīng)用前景,自上世紀(jì)八十年代以來一直受到廣泛關(guān)注。然而,Al基合金的非晶形成能力較低,其本征結(jié)構(gòu)具有特殊性且玻璃形成規(guī)律不符合常用玻璃形成能力判據(jù),導(dǎo)致研究進(jìn)展緩慢并限制了實(shí)際應(yīng)用。因此,如何進(jìn)行有效的合金成分設(shè)計(jì)以進(jìn)一步提高Al基合金的玻璃形成能力,成為目前亟待解決的關(guān)鍵問題,也是非晶研究領(lǐng)域的一塊“硬骨頭”。本論文的主要研究目的是揭示Al基非晶合金本征結(jié)構(gòu)特性,基于對(duì)現(xiàn)有非晶結(jié)構(gòu)模型和金屬玻璃的中程有序結(jié)構(gòu)模擬研究的理解,結(jié)合化學(xué)因素（化學(xué)勢均衡原理）,從原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)角度建立Al基非晶態(tài)合金結(jié)構(gòu)模型,探索具有強(qiáng)玻璃形成能力的合金成分,進(jìn)而研發(fā)具有強(qiáng)玻璃形成能力的Al基非晶態(tài)合金。主要結(jié)論如下：（1）基于拓?fù)渥饔茫ㄓ行芏眩┖蛨F(tuán)簇的化學(xué)作用（化學(xué)勢均衡原理）,提出了EAPCC （Efficient Atomic Packing-Chemistry Coupled Model）模型。該模型核心思想是：對(duì)于一個(gè)給定的Al-TM（過渡族金屬元素）.RE（稀土金屬元素）體系,其玻璃形成能力（GFA）最強(qiáng)的合金成分式為（AlN-RE）TMx, Al... 

【文章來源】：東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２兩種不同類型巧晶體系中液固轉(zhuǎn)變時(shí)ｒ〇線示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?７〇?ｃｕｒｖｅｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｌｉｑｕｉｄ?ｔｏ??

一原子的平均密度，??金屬玻璃的ＲＤＦ具有獨(dú)特的特征，由于金屬玻璃存在原子的短程有序Ｗ及確定的最??近鄰和次近鄰配位層，因此在ＲＤＦ圖中出現(xiàn)清晰可見的第一峰與第二峰（如圖１．４所示）。??另一方面，由于金屬玻璃不存在長程有序，一般情況下，ＲＤＦ圖中第Ｈ近鄰及Ｗ后的近??鄰中幾乎沒有可分辨的峰。??Ｊ?ｙｊ！韓ｉｉ編?＊??禮；．??圖１．４揭示徑向分布函數(shù)含義的二維示意圖?ｈ?Ｉ；??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?化ｅ?ＲＤＦ．??２００６年，馬恩研巧組將同步福射技術(shù)與第一原理分子動(dòng)力學(xué)模擬相結(jié)合，提出并驗(yàn)??證了一些低溶質(zhì)濃度的二元金屬玻璃的結(jié)構(gòu)，利用Ｖｏｒｏｎｏｉ多面體描述了金屬玻璃中存??在的短程有序和中程有序（Ｍｅｄｉｕｍ民ａｎｇｅ?Ｏｒｄｅｒ，?ＭＲ０）結(jié)構(gòu)１心１結(jié)果表明，隨著溶質(zhì)??濃度的不同，金屬玻璃中存在著Ｈ種不同的原子團(tuán)簇：單溶質(zhì)原子為中也的原子團(tuán)簇、??雙溶質(zhì)原子為中屯、的原子團(tuán)簇及復(fù)雜的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。這些己發(fā)現(xiàn)的ＳＲＯ不僅在化學(xué)上??降低整體結(jié)構(gòu)的能量，在拓?fù)鋵W(xué)上也兼有結(jié)構(gòu)密堆的特征（具體的堆煤形式取決于溶質(zhì)??與溶劑原子的尺寸比）。同時(shí)，Ｗ最近鄰原子構(gòu)成的團(tuán)簇作為基本單元堆煤形成中程有??序結(jié)構(gòu)

自金屬玻璃被發(fā)現(xiàn)Ｗ來，人們對(duì)其原子結(jié)構(gòu)就發(fā)生了濃厚的興趣。Ｉ９６０年，Ｂｅｍａｌ??提出了一種硬球無序密堆（Ｄｅｎｓｅ?Ｒａｎｄｏｍ?Ｐａｃｋｉｎｇ?ｏｆ?Ｈａｒｄ?Ｓｐｈｅｒｅｓ）的液體結(jié)構(gòu)模型Ｕ２３１，??如圖１．５所示。原子被看成理想的球體且不發(fā)生變形，這些球體之間要么緊密接觸，要??么相距一段很小的距離。從整體上看，原子Ｗ無序的方式密排填充空間。該模型能夠??很好地解釋單原子體系的金屬玻璃的結(jié)構(gòu)，但不能解釋存在短程有序的二元金屬玻璃的??原子結(jié)構(gòu)。在二元金屬玻璃中，兩種元素在原子尺寸和原子類型等方面存在差異，導(dǎo)致??了原子團(tuán)簇（Ｏｕｓｔｅｒｓ）的存在，即溶質(zhì)原子周圍圍繞著溶劑原子，該結(jié)構(gòu)使得金屬玻璃??中存在短程有序。??圖１．５部分無序密堆的硬球的示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒａｎｄｏｍ?ｃｌｏｓｅ?ｐａｃｋｅｄ?ｂａｌｌｓ．??１．３．?２．?２?Ｇａｓｋｅｌ?Ｉ的結(jié)構(gòu)模型??Ｇａｓｋｅｌｌ提出了一種模型來解釋過渡金屬－類金屬（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?Ｍｅｔａｌ－Ｍｅｔａｌｌｏｉｄ）二元??金屬玻璃的原子結(jié)構(gòu)如圖１．６所示。該模型認(rèn)為：金屬玻璃中最近鄰原子的排列與??同成分的晶體合金的原子結(jié)構(gòu)類似，但在最近鄰的原子殼層之外，金屬玻璃表現(xiàn)出無序??的原子堆積方式。該模型可１＾解釋金屬玻璃的短程有序現(xiàn)象，但缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)。此外，??對(duì)于一些金屬玻璃的結(jié)構(gòu)特性，如原子在最近鄰殼層之外的排列方式，多組元（Ｈ元及??其上）金屬玻璃的原子結(jié)構(gòu)等


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