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《Rare Metals 》孫劍飛等工作: 通過調(diào)控熔體狀態(tài)制備超穩(wěn)金屬玻璃

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2024-11-07  瀏覽次數(shù)：2657
在開發(fā)高性能金屬玻璃時，提高其穩(wěn)定性來抵抗黏性流動和結(jié)晶是一個主要目標。氣相沉積或長時間退火作為一種有效的方法，可以通過提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和初始晶化溫度來改善玻璃的穩(wěn)定性，這有助于超穩(wěn)定金屬玻璃的開發(fā)。

日前，哈爾濱工業(yè)大學材料科學與工程學院的孫劍飛教授課題組系統(tǒng)研究了不同熔體溫度對Cu47Ti34Zr11Ni8 (Vit101)and Cu50Zr50玻璃體系的結(jié)構(gòu)及性能的影響，揭示了熔體狀態(tài)對金屬玻璃結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性影響的機制。相關(guān)研究成果以“Ultrastable metallic glass generated by modulation of melt state”為題在Rare Metals上發(fā)表。

研究人員通過調(diào)節(jié)淬火溫度，成功獲得了Cu基超穩(wěn)金屬玻璃，使晶化溫度增加了17 ~ 30 K。穩(wěn)定性的差異是由于淬火前熔體熱力學狀態(tài)的變化引起的，這改變了金屬玻璃的結(jié)構(gòu)。當Tq高于液相溫度以上200度時，金屬玻璃在納米尺度上呈現(xiàn)多相分離結(jié)構(gòu)。值得注意的是，極高的Tq會導致玻璃化過程中氧化物的形成。當熔體溫度降至液相溫度以上200度時，金屬玻璃只具有初級相分離結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)變化是Cu基合金熔體中液液相變的標志，與類Cu10Zr7團簇的解離密切相關(guān)。在二次相分離過程中，富Cu析出相以液滴狀成核生長，這些隨機分散的富Cu析出相延緩了晶核的形成，從而提高了金屬玻璃的熱穩(wěn)定性。然而，力學性能不受這些析出相的影響，而是與初相分離導致的結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性有關(guān)。

在該項工作中，研究人員證明了調(diào)控淬火溫度也可以生成超穩(wěn)金屬玻璃。通過調(diào)節(jié)淬火溫度，金屬玻璃中可以獲得不同的相結(jié)構(gòu)，包括一次分離相、二次分離相以及納米氧化物。值得注意的是，由二次相分離產(chǎn)生的富銅亞穩(wěn)相在增強玻璃穩(wěn)定性方面起著關(guān)鍵作用。然而，玻璃穩(wěn)定性的增強對其機械性能的影響可以忽略不計。本研究表明，由液液相分離和液液相變導致的不同熔體熱力學狀態(tài)決定了玻璃中的結(jié)構(gòu)。本研究的結(jié)果將有助于超穩(wěn)塊體玻璃的發(fā)展。



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