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进展 金属玻璃的室温弛豫机制

时间:2023-02-13 22:16 点击次数:61

  金属玻璃会阅历结构弛豫向能量更低的平衡态演化,严重用意着金属玻璃的结实性及其工程独揽。但是,金属玻璃在室温下的弛豫机制仍不苏醒。一方面,金属玻璃的弛豫步履十分复杂;另一方面,金属玻璃在室温下的弛豫相当缓慢,古代的实验手段或仿效环节很难有效的衡量或表征。

  近期,中国科学院物理琢磨所/北京固结态物理国家筹议重心相当条目物理重点试验室EX4组博士后孙奕韬、赵睿在汪卫华院士、柳延辉、白海洋探求员,中原国民大学李茂枝教师的联合指引下,对几种样板金属玻璃体例举办长期间准绳的分子动力学仿效,并利用循环应变加载本领加速金属玻璃的弛豫,巡逻到了金属玻璃的室温弛豫并进行了系统的表征。

  图1. 循环应变加载下的金属玻璃弛豫动力学。其动力学特色与过冷液体存在昭着差异

  会商发现,在玻璃波折温度以下,几种模范金属玻璃体制的弛豫动力学均走漏出以Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 函数为性子的填补指数衰减,而且性格加添指数均为β≈3/7,而金属玻璃在过冷液相中的弛豫行径则发挥为β≈3/5的KWW衰减模式(如图1所示)。这些功效证明金属玻璃在室温下的弛豫具有普适性。

  图2. 金属玻璃在应力弛豫下的动力学特征。差别身分的合金体例都露出出相通的低温动力学性格

  进一步,经验应力弛豫考试发现,区别成分的金属玻璃在玻璃曲折温度以下的较大温度领域内都宣泄β≈3/7为性情的应力衰减,为金属玻璃室温弛豫的普适性提供了实验评释(如图2所示)。经历对金属玻璃体例内的空穴举办表征,挖掘空穴总体积随着老化过程的演化也走漏出β≈3/7为个性的KWW动力学模式(如图3所示)。金属玻璃在老化历程中的机关演化,可能感触是体积较大的空穴冉冉荫蔽的流程。

  图3. 金属玻璃老化历程中的组织演化。体系能量降落的经过中跟随着空穴(极度是尺寸较大的空穴)的潜匿

  这些成就构修了无序体例从高温大概液体到室温玻璃态的完竣弛豫动力学图像:随着温度低浸,无序体制的弛豫机制从β=1简略指数弛豫(简略液体)徐徐演化到β~3/5扩充指数弛豫(过冷液体);温度进一步低落,演化为以β=3/7为性情的玻璃态弛豫机制。这种具有光鲜性情的玻璃弛豫机制为进一步懂得玻璃和玻璃蜕变的本质供应了新的解讲。

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