本文關(guān)鍵詞：金屬玻璃液體的異常動力學(xué)特性研究

  更多相關(guān)文章： 金屬玻璃 動力學(xué) 強脆轉(zhuǎn)變 液液相變 弛豫

【摘要】：金屬玻璃液體在凝固過程中的性質(zhì)演變規(guī)律一直是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域以及材料領(lǐng)域的前沿和熱點問題。對該問題的研究不僅能夠幫助我們在理論上更深入地揭示玻璃轉(zhuǎn)變本質(zhì)及其與晶化行為的相互競爭關(guān)系,同時,對利用液體性質(zhì)控制或改善金屬玻璃固體性質(zhì)也具有重要意義。根據(jù)傳統(tǒng)的亞當(dāng)-吉布斯(Adam-Gibbs)理論,金屬玻璃液體的動力學(xué)性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)演變隨溫度的變化具有單調(diào)性。然而,近期的研究結(jié)果表明,金屬玻璃液體的動力學(xué)性質(zhì)演變規(guī)律表現(xiàn)復(fù)雜,部分金屬玻璃固體焓弛豫行為表現(xiàn)出不連續(xù)的三階段變化。這些發(fā)現(xiàn)對深入認(rèn)識金屬玻璃液體在凝固過程中的演變行為提出了新的挑戰(zhàn)。在上述背景下,本課題以銅基合金為起點,系統(tǒng)研究了不同金屬玻璃液體在過熱及過冷區(qū)域內(nèi)的動力學(xué)行為,并探討其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：1.研究過熱熔體粘度隨溫度的變化規(guī)律和特點,發(fā)現(xiàn)CuZr基金屬玻璃熔體中存在液液相變現(xiàn)象,并伴隨著熱力學(xué)上的放熱變化。結(jié)合DSC和流體團簇模型的計算結(jié)果,我們認(rèn)為這種可逆的液液相變現(xiàn)象來源于降溫過程中結(jié)構(gòu)從強關(guān)聯(lián)的高密度液體向局域有序的低密度液體的轉(zhuǎn)變。2.發(fā)現(xiàn)CuZr(Al)金屬玻璃液體在過冷液相區(qū)存在動力學(xué)強脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。結(jié)合98種玻璃形成液體的粘度變化規(guī)律,利用描述強脆轉(zhuǎn)變特性的擴展的粘度模型,計算出強脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象發(fā)生在1.36Tg附近。降溫過程中三階段的結(jié)構(gòu)演變和不同溫度區(qū)間團簇穩(wěn)定性的較大差異都說明,CuZrAl玻璃形成液體中的動力學(xué)強脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象是由于具有不同構(gòu)型的局域有序結(jié)構(gòu)單元組成的中程有序團簇之間的競爭。根據(jù)團簇尺寸的演變規(guī)律和金屬玻璃液體結(jié)構(gòu)的基本單元,我們繪制出強脆轉(zhuǎn)變前后CuZrAl玻璃形成液體的結(jié)構(gòu)演變圖景。3.研究金屬玻璃液體的異常動力學(xué)行為在晶化行為上的表現(xiàn),系統(tǒng)探索了冷卻速度、退火溫度、回復(fù)升溫速度等不同熱歷史對Ce基、Pr基、La基、Cu基和Zr基金屬玻璃晶化行為的影響。實驗結(jié)果表明,金屬玻璃的晶化行為同樣存在異�，F(xiàn)象。該異�，F(xiàn)象與金屬玻璃液體中動力學(xué)行為的非單調(diào)變化相一致。4.為了揭示金屬玻璃的慢β弛豫與液體脆性的聯(lián)系,我們利用DSC方法,研究10種不同脆性系數(shù)的金屬玻璃在不同冷卻速度下的慢β弛豫激活能。研究結(jié)果表明,對于同一種金屬玻璃,冷卻速度越大,凍結(jié)溫度越高,慢β弛豫激活能越小。a弛豫與慢β弛豫分離時的臨界凍結(jié)溫度Tf'與液體脆性系數(shù)m具有如下定量關(guān)系：Tf'/Tg=1.054+0.00354m。
【關(guān)鍵詞】：金屬玻璃 動力學(xué) 強脆轉(zhuǎn)變 液液相變 弛豫
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第一章 緒論15-33
• 1.1 金屬玻璃15-20
• 1.1.1 金屬玻璃的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展15-16
• 1.1.2 金屬玻璃的性能及應(yīng)用16-18
• 1.1.3 金屬玻璃的結(jié)構(gòu)特點18-20
• 1.2 金屬玻璃形成液體20-22
• 1.2.1 金屬熔體20
• 1.2.2 過冷液體20-21
• 1.2.3 玻璃轉(zhuǎn)變21-22
• 1.3 金屬玻璃液體的異常動力學(xué)現(xiàn)象22-30
• 1.3.1 液液相變22-23
• 1.3.2 液體的脆性及強脆轉(zhuǎn)變23-26
• 1.3.3 金屬玻璃中的慢β弛豫與sub-T_g弛豫26-30
• 1.4 本文的研究意義及主要研究內(nèi)容30-33
• 第二章 實驗研究方法及設(shè)備33-39
• 2.1 研究技術(shù)路線與方案33-34
• 2.2 金屬玻璃的制備34-35
• 2.3 粘度測量35-36
• 2.4 差式掃描量熱分析(DSC)36-37
• 2.5 X射線衍射分析(XRD)37
• 2.6 液體脆性的計算37-39
• 第三章 CuZr基金屬玻璃液體的液液相變現(xiàn)象39-47
• 3.1 引言39-40
• 3.2 Cu_(50)Zr_(50)合金熔體的粘性動力學(xué)行為40-41
• 3.3 CuZrAl合金熔體的粘性動力學(xué)行為41-42
• 3.4 可逆的液液相變42-44
• 3.5 討論44-46
• 3.5.1 CuZr基合金熔體液液相變的結(jié)構(gòu)變化44-45
• 3.5.2 液液相變伴隨的密度變化45-46
• 3.6 小結(jié)46-47
• 第四章 CuZr基金屬玻璃液體的強脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象及結(jié)構(gòu)演變規(guī)律47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 CuZr基金屬玻璃液體的強脆轉(zhuǎn)變47-51
• 4.3 CuZr基金屬玻璃液體強脆轉(zhuǎn)變過程的結(jié)構(gòu)演變51-55
• 4.4 討論55-58
• 4.5 小結(jié)58-59
• 第五章 金屬玻璃液體異常動力學(xué)行為在玻璃固體晶化行為的表現(xiàn)59-75
• 5.1 引言59
• 5.2 Ce基金屬玻璃的晶化行為59-64
• 5.2.1 冷卻速度對Ce基金屬玻璃晶化行為的影響59-60
• 5.2.2 時效溫度對Ce基金屬玻璃晶化行為的影響60-61
• 5.2.3 升溫?zé)釖呙鑼e基金屬玻璃晶化行為的影響61-63
• 5.2.4 冷卻速度對Ce基金屬玻璃的晶化激活能的影響63-64
• 5.3 Pr基金屬玻璃的晶化行為64-66
• 5.4 La基金屬玻璃的晶化行為66-68
• 5.5 Cu基金屬玻璃的晶化行為68
• 5.6 Zr基金屬玻璃的晶化行為68-69
• 5.7 討論69-72
• 5.8 小結(jié)72-75
• 第六章 金屬玻璃過冷液體中液體脆性與慢β弛豫的關(guān)系75-83
• 6.1 引言75
• 6.2 不同熱歷史下的金屬玻璃的慢β弛豫激活能75-78
• 6.3 討論78-82
• 6.3.1 慢β弛豫激活能與能量圖譜的關(guān)系78-80
• 6.3.2 慢β弛豫激活能與液體脆性和臨界凍結(jié)溫度的關(guān)系80-82
• 6.4 小結(jié)82-83
• 第七章 全文總結(jié)與展望83-85
• 7.1 全文總結(jié)83-84
• 7.2 工作展望84-85
• 參考文獻85-97
• 致謝97-99
• 附錄99-101
• 附錄一：碩士期間發(fā)表論文99-100
• 附錄二：碩士期間獲獎情況100
• 附錄三：碩士期間參加會議情況100-101
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表101

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：907961