金屬玻璃形成液體的異常動(dòng)力學(xué)行為研究.pdf

1、金屬玻璃是近幾十年發(fā)展起來的一類新型材料，因其具有優(yōu)異的綜合性能以及明顯的玻璃轉(zhuǎn)變現(xiàn)象而受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。目前，盡管金屬玻璃已應(yīng)用于信息與電子器件、精密器械、航空航天器件等多個(gè)領(lǐng)域，但對(duì)其凝固過程中結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律及動(dòng)力學(xué)機(jī)理仍缺乏研究。而研究金屬玻璃形成液體的動(dòng)力學(xué)行為及其結(jié)構(gòu)演變機(jī)理對(duì)于深入理解和揭示金屬玻璃液固遺傳的微觀本質(zhì)、提高玻璃形成能力、促進(jìn)金屬玻璃制備和處理工藝的標(biāo)準(zhǔn)化等具有重要意義。基于以上背景，本文以研究金屬玻璃形

2、成液體為出發(fā)點(diǎn)，輔之以熱力學(xué)測(cè)試和微觀結(jié)構(gòu)表征等手段，重點(diǎn)探究了金屬玻璃形成液體的動(dòng)力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)了與亞當(dāng)-吉布斯(Adam-Gibbs)提出的“金屬玻璃液體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)隨溫度的演變呈單調(diào)性”的傳統(tǒng)理論不同的異常動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，并探索了異常動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變過程中液體結(jié)構(gòu)隨溫度的變化，揭示了部分金屬玻璃液體微觀團(tuán)簇的演變規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)通過對(duì)鐵基高溫熔體在遠(yuǎn)高于液相線溫度的動(dòng)力學(xué)行為研究，發(fā)現(xiàn)了鐵基高溫熔體黏

3、度隨溫度變化的動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象以及第二次升溫-降溫過程中黏度的滯后現(xiàn)象。結(jié)合流體團(tuán)簇模型和過冷液體脆性概念，提出了表征高溫熔體動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變程度的參數(shù)F，建立了參數(shù)F與玻璃形成能力之間的聯(lián)系，從而確定了該動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變對(duì)鐵基非晶合金玻璃形成能力的影響。結(jié)合DSC測(cè)得的熔體熱力學(xué)信號(hào)，探索了高溫熔體動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變過程中的團(tuán)簇演變規(guī)律。本文對(duì)探究鐵基高溫合金熔體性質(zhì)，提高鐵基非晶合金制備過程中的標(biāo)準(zhǔn)化程度具有重要意義。
　　(2)選取超快冷制備的C

4、u46Zr42Al7Y5金屬玻璃條帶作為研究對(duì)象，通過采用熱力學(xué)方法，研究了金屬玻璃固體在sub-Tg熱焓弛豫和晶化過程中所反映的過冷液體中的動(dòng)力學(xué)行為。該金屬玻璃條帶的熱流曲線表現(xiàn)為三個(gè)放熱峰。其中，第一放熱峰和第三放熱峰分別是正常的sub-Tg焓弛豫峰和晶化峰。而本應(yīng)表現(xiàn)為吸熱玻璃轉(zhuǎn)變峰的第二放熱峰則是過冷液體中存在玻璃轉(zhuǎn)變以外的動(dòng)力學(xué)異常行為的表現(xiàn)。結(jié)合Cu46Zr42Al7Y5金屬玻璃條帶在連續(xù)升溫和持續(xù)等溫過程中的第二放熱峰和