塊體金屬玻璃的低溫比熱研究.pdf

1、金屬玻璃是一類原子排列不具有長程有序性、但在幾個原子間距范圍內(nèi)仍呈現(xiàn)出一定短程或中程有序性的非晶材料，這種獨特原子結(jié)構(gòu)導致其具有優(yōu)異的力學、化學和磁學等性能。比熱能反映諸如局域簡諧振動、原子團簇等的無序原子結(jié)構(gòu)特征，與相變、低能激發(fā)、原子振動以及電子運動等性質(zhì)息息相關；在低溫時，原子振動微弱，其它子系統(tǒng)的比熱貢獻顯得突出，因此，低溫比熱是研究物質(zhì)微觀現(xiàn)象的重要參量。本文利用銅模鑄造法制備 Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti

2、5和(Fe0.5Co0.5)72B20Si4Nb4塊體金屬玻璃，利用DSC、XRD、PPMS等測試手段深入研究該兩類合金的低溫比熱，探索其微觀結(jié)構(gòu)與低溫熱性能的內(nèi)在聯(lián)系。研究工作主要包括：
　　(1)研究了晶化對金屬玻璃 Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5低溫比熱的影響。實驗發(fā)現(xiàn)同一成分和溫度下金屬玻璃的低溫比熱比對應晶態(tài)合金的大，并且兩者均隨溫度升高呈上升趨勢；同時發(fā)現(xiàn)比熱Cp/T3在1-20 K區(qū)間存在玻色峰現(xiàn)

3、象。研究揭示德拜模和愛因斯坦模的共存，引入局域簡諧模初步解釋了玻色峰現(xiàn)象；
　　(2)研究了退火對金屬玻璃(Fe0.5Co0.5)72B20Si4Nb4微觀結(jié)構(gòu)及低溫比熱的影響。研究發(fā)現(xiàn)，熱處理不但影響 DSC曲線中的放熱峰高度，而且影響比熱曲線中的玻色峰高度，即等溫退火使金屬玻璃的低溫比熱峰(玻色峰)高度變低、寬度變寬。其原因在于等溫退火使金屬玻璃中自由體積湮滅，從而改變金屬玻璃連續(xù)彈性介質(zhì)的性質(zhì)，引起玻色峰變化。進一步分析比熱

4、得出金屬玻璃中存在兩種愛因斯坦模，晶態(tài)合金中僅存在一種愛因斯坦模。利用金屬玻璃“籠”狀結(jié)構(gòu)中類似“鈴鐺”的松散原子振動誘發(fā)的局域簡諧模很好地解釋了玻色峰現(xiàn)象；
　　(3)對照晶體比熱模型建立了金屬玻璃的低溫比熱模型，并分析兩者的異同。利用14種不同金屬玻璃的低溫比熱證實該模型的正確性及普適性；同時發(fā)現(xiàn)金屬玻璃電子項系數(shù)γ比其晶態(tài)時的大，聲子項系數(shù)δ隨退火溫度的升高而降低；利用電子態(tài)密度、金屬玻璃的微觀結(jié)構(gòu)及聲子態(tài)密度解釋了此變化規(guī)