塊體金屬玻璃團(tuán)簇式的特征.pdf

1、塊體金屬玻璃具有突出的玻璃形成能力和很多優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、高硬度，耐磨、耐腐蝕，可在過冷液相區(qū)成型等。盡管在幾十年的發(fā)展過程中，大量的塊體金屬玻璃成分被探索出來，但是所依靠的主要還是耗時(shí)、費(fèi)力、昂貴的試錯(cuò)法，人們對于塊體金屬玻璃的成分規(guī)律仍不清楚。由于材料的成分和結(jié)構(gòu)有緊密的聯(lián)系，揭示成分規(guī)律有賴于對結(jié)構(gòu)的深入認(rèn)識。金屬玻璃的原子排列雖然不具有晶體那樣的長程周期性，但卻表現(xiàn)出一定的短程序和中程序。短程序常用原子第一近鄰配位多面體團(tuán)簇

2、表示，中程序則指團(tuán)簇間的組織方式。本課題組提出的團(tuán)簇加連接原子模型將金屬玻璃的原子結(jié)構(gòu)看成由團(tuán)簇和團(tuán)簇間的連接原子兩部分構(gòu)成，從而在復(fù)雜的原子結(jié)構(gòu)中提煉出“結(jié)構(gòu)單元”，即團(tuán)簇式–[團(tuán)簇](連接原子)x，x為每個(gè)團(tuán)簇對應(yīng)的連接原子數(shù)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于具有較強(qiáng)玻璃形成能力的成分，x=1或3。在此基礎(chǔ)上，本課題組提出共晶液體的結(jié)構(gòu)可看成由共晶點(diǎn)兩側(cè)相對穩(wěn)定的液體按1:1混合而成，每一個(gè)都可以表示為[團(tuán)簇](連接原子)1或3，從而指出可通過雙團(tuán)簇式

3、–[團(tuán)簇 a+團(tuán)簇 b](連接原子)2，4或6解析共晶成分。本論文以該工作為基礎(chǔ)展開，主要內(nèi)容如下：
　　(1)采用基于徑向體原子密度和Friedel振蕩的方法定義共晶相中的團(tuán)簇。根據(jù)該方法，第一近鄰的截?cái)辔恢脩?yīng)設(shè)在1.5rS范圍內(nèi)（rS為中心原子與最近鄰殼層原子間的距離），徑向體原子密度首次低于平均密度前最遠(yuǎn)的殼層處。
　　(2)采用團(tuán)簇孤立度和密堆性判據(jù)選取共晶相中的主團(tuán)簇。主團(tuán)簇的孤立度應(yīng)較大，體現(xiàn)在共享后的有效團(tuán)簇與

4、團(tuán)簇的原子個(gè)數(shù)比應(yīng)較大；主團(tuán)簇內(nèi)的原子還應(yīng)具有較好的密堆性，體現(xiàn)在團(tuán)簇密堆性參量εc≈1，或者團(tuán)簇具有較大的體原子密度。
　　(3)利用共晶點(diǎn)雙團(tuán)簇式分解法構(gòu)建了典型的二元塊體和非塊體金屬玻璃的團(tuán)簇式，并在二元塊體金屬玻璃團(tuán)簇式的基礎(chǔ)上利用相似元素替換法構(gòu)建了典型的多元塊體金屬玻璃的團(tuán)簇式。
　　(4)通過從結(jié)構(gòu)密堆性和有序性兩個(gè)角度比較塊體和非塊體金屬玻璃的團(tuán)簇式，發(fā)現(xiàn)塊體金屬玻璃的團(tuán)簇式應(yīng)具備如下三點(diǎn)特征：團(tuán)簇式密堆性參