La基大块金属玻璃的明显beta弛豫行为研究

摘要

过冷液体和玻璃体固体的弛豫行为是凝聚态物理中研究的热门课题，β弛豫行为作为一种本征的弛豫现象普遍存在于过冷液体中，对于人们玻璃态物质本质和性质的理解具有重要意义。然而，鉴于大多数已知的金属玻璃过冷液体属于较强的过冷液体，它们的β弛豫都较为不明显。近年来，关于beta弛豫行为的研究主要集中在玻璃转变和金属玻璃的塑性变形两方面。
　　La基金属玻璃具有优异的玻璃形成能力，用铜模铸造制备的非晶圆柱的临界尺寸可以超过30mm，研究如此大块金属玻璃微观结构与性能的关系对于金属玻璃的实际工业应用具有重大意义。本文中，利用DMA测试分别于La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5该种传统大块La基金属玻璃和La62Al14Ag2.34Ni10.83Co10.83这种新开发的La基大块金属玻璃中观测到明显的beta弛豫现象，并且beta弛豫与玻璃转变温度以下的低温退火行为密切相关，这是由于退火改变了金属玻璃中局域原子的微观排列从而使beta弛豫行为发生变化。另外，通过纳米压痕测试，发现La62Al14Ag2.34Ni10.83Co10.83金属玻璃退火后剪切变形区体积及其包含的原子数目与beta弛豫的明显程度有关，表征beta弛豫与alpha弛豫分离程度的的耦合角度数随着剪切变形区体积的增加而减小，并且两者之间基本成线性关系。这表明beta弛豫与alpha弛豫的分离行为将会促进局部原子的运动和跳跃从而使剪切变形区的体积和包含原子数目增加。然而，两种La基金属玻璃退火后其宏观室温压缩塑性及断裂行为基本上没有太大变化，其与beta弛豫及STZ体积均无直接联系，表明影响金属玻璃宏观力学性能的主要是大范围的原子排列，局域原子排列的变化对其影响很小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 弛豫和玻璃转变

1．2 弛豫分类对于解释玻璃转变现象的重要作用

1．3 两种基于液体弛豫理论发展而来的玻璃转变理论模型

1．3．1 两种液体弛豫理论

1．3．2 能量势垒理论(energy landscape theory)

1．3．3 模态耦合理论(mode coupling theory)

1．4 液体强弱性以及强弱液体中具体的弛豫行为

1．4．1 液体强弱性的定义及液体分类

1．4．2 强弱液体中具体的弛豫行为

1．4．3 β弛豫与α弛豫的分离行为

1．5 金属玻璃β弛豫行为的研究及其与力学性能的联系

1．5．1 beta弛豫概述

1．5．2 β弛豫与聚合物力学性能的关系

1．5．3 金属玻璃的发展历史及优异性能

1．5．4 金属玻璃中beta弛豫与力学性能的关系

1．6 退火对β弛豫行为的影响及其机理研究

第二章 La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5金属玻璃弛豫行为研究及退火对弛豫行为的影响

2．1 引言

2．2 La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5大块金属玻璃的制备及表征

2．2．1 原料选择

2．2．2 La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5母合金锭子的制备

2．2．3 La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5大块金属玻璃的制备

2．2．4 La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5大块金属玻璃的结构表征

2．3 La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5金属玻璃的弛豫行为研究

2．3．1 DMA测试分析

2．3．2 alpha及beta弛豫激活能的计算

2．4 退火对La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5金属玻璃弛豫行为及力学性能的影响

2．4．1 退火对La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5金属玻璃弛豫行为的影响

2．4．2 退火对La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5金属玻璃弛豫压缩性能的影响

2．5 本章结论

第三章 一种具有明显beta弛豫峰的新型金属玻璃(La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83)的开发及其相关弛豫行为的研究

3．1 引言

3．2 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83犯金属玻璃的制备及表征

3．2．1 原料选择

3．2．2 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83母合金锭子的制备

3．2．3 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83大块金属玻璃的制备

3．2．4 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83金属玻璃的结构表征

3．3 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83金属玻璃的弛豫行为及退火对其弛豫分离行为的影响

3．3．1 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83金属玻璃的DMA测试分析

3．3．2 退火对La62Al14(Cu5／6Ag1／6)14Ni5Co5金属玻璃弛豫行为的影响

3．4 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83金属玻璃退火后STZ体积的变化及其与beta弛豫行为的关系

3．5 La62Al14Ag2．34Ni10．83Co10．83金属玻璃退火后STZ体积变化与宏观压缩塑性的关系

3．6 本章结论

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的论文与取得的其他研究成果