作者:鲁振等 来源:《中国科学:材料科学》 发布时间:2015/5/6 16:18:20
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描述非晶材料动力学特征的新参量

 

非晶合金, 又称金属玻璃,具有优良的机械性能和抗腐蚀能力,广泛应用于高新技术和日常生活中。由于非晶合金长程无序的结构特征以及和时间相关的动力学特征,很难用经典的固体理论和模型来描述非晶态材料的特征。基于非晶形成液体的粘度对温度变化响应的不同,Angell定义了动力学脆性参数m,通过这个参数,把非晶合金分成strong和fragile两大类。同时,实验和模拟发现,动力学脆性和非晶合金的动力学、结构非均匀性、能量地图的拓扑结构有关。但是对于大多数非晶合金来说,它们的动力学脆性参数m很难在实验上进行精确测量,并且m值更多地是反映非晶合金液态的行为。所以需要寻找一种新的参量,能够更加方便、精确地对非晶合金进行描述。

最近,中科院物理研究所博士研究生鲁振、白海洋研究员和汪卫华研究员对十几种不同体系、具有不同力学和不同动力学行为的非晶合金进行了低温应力弛豫方面的研究。他们发现,在相同的约化温度下,非晶合金的应力弛豫行为表现出明显的差别。基于弛豫快慢的差别,他们定义了一个更容易测量的参数n来表征、描述不同非晶合金的动力学和结构非均匀性的差异。参数n还可以和该研究组提出的流变单元(flow units)模型相关联。 一个非晶体系流变单元的激活能的大小和密度的分布能够通过参数n进行很好的表征。研究还发现该参数n还和过冷液体动力学脆性参数m以及非晶合金泊松比有关。 总之,参数n可能成为表征非晶合金的动力学和结构非均匀、结构和性能关系, 非晶本质的重要参数。

该研究成果发表在国内新创办的英文期刊Science China Materials(《中国科学:材料科学》,原文链接http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40843-015-0025-6)。该研究工作得到了国家自然科学基金和科技部973项目的支持。

Science China Materials是由中国科学院和国家自然科学基金委员会联合主办的《中国科学》系列期刊之一,于2014年底正式创刊。该刊由清华大学李亚栋院士担任主编,《中国科学》杂志社出版,并与Springer出版集团合作面向海外发行。该刊主要刊载材料科学及相关领域原创学术论文及评述性文章,设评述、论文、快报、观点等栏目,主要报道材料科学基础理论和应用研究方面具有创新性、高水平和重要科学意义的最新研究进展。(来源:科学网)

 
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