【摘要】：在機理方面,由于處在非平衡態(tài),非晶態(tài)物質總是向低能態(tài)弛豫,故弛豫行為是理解非晶態(tài)物質中各種物理現象的關鍵。金屬玻璃的結構簡單,沒有側鏈和基團等,只由原子無序堆積而成。因此,金屬玻璃是研究非晶態(tài)的理想模型。在玻璃轉變溫度附近,金屬玻璃中的弛豫模式發(fā)生劈裂,分別為α和β弛豫。β弛豫是一系列原子的協同作用,在遠低于玻璃轉變溫度下依然存在。大量研究表明,β弛豫與形變,塑性和擴散等都有關系。金屬玻璃經過熱處理,其中的β弛豫會減弱,此時樣品的塑性大大降低。但是β弛豫的起源并不清楚,這在很大程度上阻礙了我們對非晶態(tài)中基本物理問題的理解。本文第三章從整體的弛豫圖像出發(fā),對低溫弛豫模式進行了研究,初步給出了從接近常數損失(NCL)到β弛豫發(fā)生的物理圖像。在應用方面,與傳統(tǒng)金屬相比,塊體金屬玻璃硬度更大,強度更高,同時具有良好的抗腐蝕性和耐磨性。另一方面,金屬玻璃在過冷液相區(qū)粘度小,易于加工成型。這些優(yōu)異的性能使得,未來在某些領域金屬玻璃取代傳統(tǒng)金屬材料成為可能。目前金屬玻璃在高頻變壓器等方面已經得到了廣泛使用,但缺乏室溫拉伸塑性是大塊金屬玻璃應用的瓶頸。在微納米尺度上,金屬玻璃可以克服這個問題而且能夠被大批量和精準加工。因此,低維度的金屬玻璃,包括微納米結構的金屬玻璃和金屬玻璃薄膜,引起了大家的廣泛關注。低維度金屬玻璃在許多方面都具有應用潛能,比如醫(yī)學,光學,傳感器和催化等。本文中第四章對表面具有微納米結構的金屬玻璃薄膜在表面拉曼增強方面的應用做出了一些探索。下面是對兩個方面工作的簡單介紹:弛豫譜中的NCL出現在β弛豫之前,是玻璃材料形成的一個重要動力學現象。但由于NCL沒有特征時間,機理尚不清楚,很難研究。本文從金屬玻璃的動態(tài)力學測量和準靜態(tài)拉伸實驗出發(fā),定義了一個特征溫度點,并研究了NCL終止到β弛豫開始的過渡過程。結果表明,這個特征溫度的激活能明顯低于β弛豫。我們的結果也展現了NCL隨著退火發(fā)生的變化,以及給出一個關于NCL如何消失和演化成β和α弛豫粗略的物理圖像。NCL涉及的是流動單元中高度局域化的原子運動。這些流變單元存在于整個金屬玻璃中,而且是孤立、隨機和可逆的。當溫度進一步升高,流變單元中的原子從中逃離并開始發(fā)生協同運動,這時可逆轉的β弛豫發(fā)生。表面增強拉曼光譜(SERS)技術在檢測表面上分析物方面具有超高靈敏度,甚至能到單原子尺度。然而,表面具有納米粒子或陣列的貨幣金屬等SERS材料的制備往往涉及多個復雜的步驟,而且成本高、污染大,這極大地限制了SERS的應用。本文報道了一種利用氣相沉積技術簡單復制蝴蝶翅膀表面復雜微納米結構的方法。這種結構被發(fā)現有SERS效應,效果可以與結構相似的純銀相媲美。而且這種金屬玻璃薄膜具有超親水性和自清潔性能。金屬玻璃薄膜的SERS效應是由于其固有的納米尺度結構不均勻性,這能為局域電磁場的放大和拉曼散射增強提供了大量的熱點。我們的研究表明,金屬玻璃薄膜可以作為一種低成本、耐久性的新型SERS材料,這也很好地延伸了金屬玻璃的功能應用。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O482.3;TQ171.1
【圖文】：

液態(tài)的體積 V 或焓 h 與溫度的關系。曲線 a 是低冷卻璃態(tài)，曲線 b 的冷卻速率更快，玻璃轉變溫度 Tga大于 Tgb[6]。emperature dependence of a liquid’s volume v or enthalpy h at conste produces a glass transition at Tga; a faster cooling rate leads to a gat Tgb. Tgais lager thanTgb.不僅機理吸引大家廣泛的研究興趣，也有很重要的商業(yè)陷，金屬玻璃的力學性能優(yōu)異，強度是不銹鋼的兩倍而好，有高的屈服強度。金屬玻璃中沒有晶界，具有很強的基非晶具有優(yōu)異的軟磁性能，高電阻率導致低的渦流任副主席成立的液態(tài)金屬科技公司是第一個生產塊體非域主要包括運動，奢侈品，電子產品，醫(yī)療和國防。

壓強恒定時，液態(tài)的體積 V 或焓 h 與溫度的關系。曲線 a 是低冷卻速率的玻璃態(tài)，曲線 b 的冷卻速率更快，玻璃轉變溫度 Tga大于 Tgb[6]。 1.1 Temperature dependence of a liquid’s volume v or enthalpy h at constant ping rate produces a glass transition at Tga; a faster cooling rate leads to a glass trat Tgb. Tgais lager thanTgb.璃不僅機理吸引大家廣泛的研究興趣，也有很重要的商業(yè)用途缺陷，金屬玻璃的力學性能優(yōu)異，強度是不銹鋼的兩倍而且更瓷好，有高的屈服強度。金屬玻璃中沒有晶界，具有很強的抗。鐵基非晶具有優(yōu)異的軟磁性能，高電阻率導致低的渦流損耗院擔任副主席成立的液態(tài)金屬科技公司是第一個生產塊體非晶領域主要包括運動，奢侈品，電子產品，醫(yī)療和國防。

圖 1.3 （a）Andre Agassi 手上拿著 HEAD 牌網球拍，框架由金屬玻璃材料制得。（b形太陽風收集器（c）純能量轉移棒球棒[7]Figure 1.3 (a) A HEAD Radical tennis racket, which incorporates Liquidmetal TechnologieVitreloy technology in the frame, in the hands of Andre Agassi. (b) The collector of solar winPure Energy Transfer baseball bat.1.2 非晶態(tài)物質中的弛豫行為隨著溫度的降低，玻璃態(tài)物質中弛豫行為變得復雜。如圖 1.4 所示，在下，液體中只有一種弛豫模式。在過冷液體中，弛豫模式劈裂成兩種，成為β 弛豫[8-10]。α 弛豫符合非阿倫尼烏斯茲關系并在玻璃轉變溫度以下消失。豫符合阿倫尼烏斯茲關系，在玻璃轉變溫度以下依然存在。歷史上，β 弛豫是在聚合物玻璃內摩擦力測量實驗中發(fā)現的[11,12]。在聚合物中，起初 β 弛認為是來自于側鏈或者功能基團的旋轉。然而，十九世紀六七十年代 JohaGoldstein 在沒有側鏈或內部的自由度的剛性聚合物和分子玻璃中也發(fā)現了

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 江李瑞;;金屬玻璃斷裂韌性的研究進展[J];內江科技;2019年04期

2 丁大偉;汪衛(wèi)華;;神奇的金屬玻璃[J];物理教學;2012年07期

3 汪衛(wèi)華;;金屬玻璃[J];科學觀察;2017年04期

4 ;力學所金屬玻璃變形能力和強度研究獲系列進展[J];硅酸鹽通報;2015年09期

5 肖軍;;開發(fā)超強金屬玻璃新型材料——建材行業(yè)發(fā)現新大陸[J];現代技術陶瓷;2014年02期

6 邵梅艷;;金屬玻璃欄板施工技術[J];工程質量;2014年S1期

7 徐美君;;美國研制出超級堅固金屬玻璃[J];玻璃與搪瓷;2011年02期

8 ;“無瑕”零件:金屬玻璃造[J];發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技);2011年07期

9 ;美制造出單晶體結構金屬玻璃[J];硅酸鹽通報;2011年03期

10 ;韌性金屬玻璃的塑性變形機制——自組織臨界態(tài)[J];科學通報;2010年34期

相關會議論文 前10條

1 陳岑;王自強;;塊狀金屬玻璃的純剪實驗研究[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

2 孟積興;陳艷;龍國榮;姚學鋒;;金屬玻璃在不同應變率控制條件下的形變及破壞特征[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

3 魏宇杰;雷現奇;;金屬玻璃變形的泊松效應及受限變形誘導強化[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

4 曾橋石;;金屬玻璃中普適的2.5次方冪函數關系[A];第十八屆中國高壓科學學術會議縮編文集[C];2016年

5 劉凱欣;劉偉東;葉林茂;;高速沖擊載荷下金屬玻璃的力學特性研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

6 水嘉鵬;劉軍民;王玉林;;金屬玻璃的彈性模量和動態(tài)粘度[A];內耗與超聲衰減——第三次全國固體內耗與超聲衰減學術會議論文集[C];1991年

7 張新建;陳旭;;塊狀金屬玻璃疲勞的研究進展[A];第十四屆全國疲勞與斷裂學術會議論文集[C];2008年

8 官可洪;曹玉梁;支起錚;郭恩霖;;鐵基金屬玻璃的熱磁特性[A];首屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];1992年

9 孟嶺超;曾永彬;房曉龍;朱荻;;鎳基金屬玻璃電化學特性與線切割試驗研究[A];特種加工技術智能化與精密化——第17屆全國特種加工學術會議論文集（摘要）[C];2017年

10 沙振東;;高強度大韌性的金屬玻璃[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

相關重要報紙文章 前10條

1 記者 張曄;鐵基金屬玻璃有望成為治污神器[N];科技日報;2018年

2 記者 顧鋼;航空航天用金屬玻璃材料問世[N];科技日報;2018年

3 本報記者 陸成寬;加個力“看清”金屬玻璃[N];科技日報;2017年

4 呂賢如;金屬玻璃誕生的啟示[N];光明日報;2005年

5 中科院物理所研究員 汪衛(wèi)華;金屬玻璃[N];光明日報;2012年

6 劉霞;美發(fā)明處理金屬玻璃新方法[N];科技日報;2011年

7 王小龍;美制造出單晶體結構金屬玻璃[N];科技日報;2011年

8 李斌;我國有了高性能“金屬玻璃”[N];中國技術市場報;2011年

9 本報記者 王冠;金屬玻璃：比塑料易塑,比不銹鋼還剛[N];科技日報;2011年

10 陳捷邋劉茜 記者 束洪福;金屬玻璃能“感知冷暖”[N];科技日報;2008年

相關博士學位論文 前10條

1 Sajad Sohrabi;金屬玻璃儲能行為研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2019年

2 吳義成;金屬玻璃應力弛豫及結構與重排事件關系的研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2019年

3 姜紅玉;金屬玻璃低溫弛豫和光學應用[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2019年

4 胡遠超;過冷液體和金屬玻璃的結構與動力學研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2018年

5 趙勇;Ce-基金屬玻璃結構與性能研究[D];合肥工業(yè)大學;2018年

6 Salman Ali Khan;溫度和壓力誘導的無序金屬的原子結構演化與相變[D];浙江大學;2019年

7 Ishtiaq Hussain;[D];上海大學;2018年

8 聞鵬;高應變率下金屬晶體和金屬玻璃變形機制的分子動力學研究[D];南京理工大學;2018年

9 韓凱明;基于雙團簇模型的醫(yī)用Zr基塊體金屬玻璃成分設計及性能研究[D];大連理工大學;2018年

10 董丹丹;金屬玻璃和固溶體合金的成分根源：近程序結構單元[D];大連理工大學;2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 李超;大塑性Zr_(62.4)Cu_(14.4)Ni_(9.6)Al_(9.6)Fe_4塊體金屬玻璃的制備及塑性變形[D];蘭州大學;2017年

2 趙茜;金屬玻璃形成液體的動力學特性研究[D];山東大學;2018年

3 魏鋒;鐵基金屬玻璃剪切帶動力學特性研究[D];中國礦業(yè)大學;2018年

4 李文暢;單分散鐵基金屬玻璃球形粒子的制備及其影響因素研究[D];大連理工大學;2018年

5 張亞東;連續(xù)鎢絲改進La基塊體金屬玻璃室溫壓縮塑性探索研究[D];南京理工大學;2018年

6 劉琪;金屬玻璃結構及其物性關聯的計算模擬研究[D];中國工程物理研究院;2018年

7 劉生進;切削溫度對金屬玻璃Cu_(50)Zr_(50)剪切帶形成機制的影響[D];燕山大學;2018年

8 符加彬;金屬玻璃微銑削毛刺形成仿真與實驗研究[D];燕山大學;2018年

9 陳良源;金屬玻璃表面效應及粘度的分子動力學模擬[D];浙江大學;2019年

10 李珊;銅鋯金屬玻璃塑性變形機制的模擬研究[D];西安石油大學;2018年

本文編號：2769614