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发扬 金属玻璃的室温弛豫机制

时间:2023-02-13 17:31 点击次数:122

  金属玻璃会资历布局弛豫向能量更低的平均态演化,严浸教养着金属玻璃的安稳性及其工程使用。然则,金属玻璃在室温下的弛豫机制仍不明晰。一方面,金属玻璃的弛豫举动很是繁杂;另一方面,金属玻璃在室温下的弛豫特别逗留,守旧的尝试要领或仿制办法很难有效的丈量或表征。

  近期,中原科学院物理想虑所/北京凝聚态物理国家忖量主题至极条目物理中枢实习室EX4组博士后孙奕韬、赵睿在汪卫华院士、柳延辉、白海洋研究员,中国国民大学李茂枝教学的连结教授下,对几种规范金属玻璃体例实行长光阴准则的分子动力学因袭,并应用循环应变加载技艺加速金属玻璃的弛豫,巡视到了金属玻璃的室温弛豫并实行了编制的表征。

  图1. 循环应变加载下的金属玻璃弛豫动力学。其动力学性子与过冷液体生涯大白辩解

  思虑浮现,在玻璃改造温度以下,几种样板金属玻璃编制的弛豫动力学均展现出以Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 函数为性情的添补指数衰减,并且特质弥补指数均为β≈3/7,而金属玻璃在过冷液相中的弛豫举动则显示为β≈3/5的KWW衰减模式(如图1所示)。这些收场解释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性格。不同成分的合金编制都清楚出相似的低温动力学性子

  进一步,履历应力弛豫测验出现,例外成分的金属玻璃在玻璃更改温度以下的较大温度范围内都浮现β≈3/7为性格的应力衰减,为金属玻璃室温弛豫的普适性供应了实践凭据(如图2所示)。经过对金属玻璃编制内的空穴实行表征,显示空穴总体积随着老化颠末的演化也闪现出β≈3/7为个性的KWW动力学模式(如图3所示)。金属玻璃在老化过程中的构造演化,或者感到是体积较大的空穴逐步消逝的历程。

  图3. 金属玻璃老化过程中的机关演化。体系能量提升的颠末中扈从着空穴(尤其是尺寸较大的空穴)的歼灭

  这些结果构建了无序体例从高温概略液体到室温玻璃态的完备弛豫动力学图像:随着温度降低,无序体例的弛豫机制从β=1扼要指数弛豫(粗略液体)逐步演化到β~3/5增补指数弛豫(过冷液体);温度进一步升高,演化为以β=3/7为个性的玻璃态弛豫机制。这种具有清爽特点的玻璃弛豫机制为进一步了解玻璃和玻璃转化的实际供给了新的笔据。

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