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金属玻璃的室温弛豫机制

时间:2023-02-10 19:51 点击次数:50

  举动一种处于非平均态的新型非晶质料,金属玻璃会阅历机合弛豫向能量更低的平衡态演化,严重浸染着金属玻璃的安好性及其工程行使。但是,金属玻璃在室温下的弛豫机制仍不显着。一方面,金属玻璃的弛豫动作格外羼杂;另一方面,金属玻璃在室温下的弛豫卓殊徐徐,古板的尝试办法或模拟措施很难有效的勘测或表征。

  近期,中国科学院物理根究所/北京凝集态物理国家摸索重心过度请求物理核心实践室EX4组博士后孙奕韬、赵睿在汪卫华院士、柳延辉、白海洋摸索员,中国公民大学李茂枝教员的统一批示下,对几种范例金属玻璃体制实行长时候标准的分子动力学模仿,并操纵循环应变加载技能加疾金属玻璃的弛豫,稽察到了金属玻璃的室温弛豫并进行了体系的表征。深究露出,在玻璃变革温度以下,几种表率金属玻璃格局的弛豫动力学均体现出以Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 函数为特点的施行指数衰减,并且特色增添指数均为β≈3/7,而金属玻璃在过冷液相中的弛豫行动则涌现为β≈3/5的KWW衰减模式(如图1所示)。这些实情证明金属玻璃在室温下的弛豫具有普适性。进一步,颠末应力弛豫试验发现,各异成分的金属玻璃在玻璃革新温度以下的较大温度界限内都表示β≈3/7为特征的应力衰减,为金属玻璃室温弛豫的普适性供应了测验笔据(如图2所示)。进程对金属玻璃格局内的空穴举办表征,暴露空穴总体积随着老化进程的演化也显露出β≈3/7为特质的KWW动力学模式(如图3所示)。金属玻璃在老化过程中的组织演化,可能以为是体积较大的空穴渐渐闪避的经过。

  这些毕竟构建了无序体例从高温简要液体到室温玻璃态的周备弛豫动力学图像:随着温度普及,无序格式的弛豫机制从β=1粗略指数弛豫(简要液体)逐渐演化到β~3/5施行指数弛豫(过冷液体);温度进一步升高,演化为以β=3/7为特色的玻璃态弛豫机制。这种具有彰着特性的玻璃弛豫机制为进一步认识玻璃和玻璃改换的本质供应了新的根据。

  图1.循环应变加载下的金属玻璃弛豫动力学。其动力学特点与过冷液体保存光鲜判袂。

  图2.金属玻璃在应力弛豫下的动力学特征。破例因素的合金体例都呈现出仿佛的低温动力学特色。

  图3.金属玻璃老化经过中的构造演化。体制能量升高的过程中随从着空穴(加倍是尺寸较大的空穴)的消失。

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