本文選題：金屬玻璃　切入點：流變單元　出處：《中國科學院大學(中國科學院物理研究所)》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：金屬玻璃因其優(yōu)異的性能受到廣泛的關(guān)注,如優(yōu)異的力學性能、軟磁性能、良好的微納加工前景等。然而因其獨特的長程無序結(jié)構(gòu),長久以來人們?nèi)狈饘俨ＡУ牧髯�、弛豫、玻璃形成能力、玻璃轉(zhuǎn)變等問題的本質(zhì)認識。本文試圖從流變單元角度解釋金屬玻璃的流變行為,調(diào)控金屬玻璃的弛豫行為,發(fā)展新的金屬玻璃體系。通過應力弛豫的方法從流變單元角度研究了金屬玻璃在彈性區(qū)加載時,金屬玻璃的微觀結(jié)構(gòu)隨加載時間或應變變化時的演化規(guī)律。隨著加載時間或加載應變的增加,金屬玻璃中的流變單元逐漸被激活。流變單元的演化過程可以概括為流變單元的隨機激活,協(xié)同運動以及貫通。通過調(diào)節(jié)冷卻速率的方法研究了金屬玻璃中流變單元濃度及自由體積的關(guān)系。隨著冷卻速率的增加,金屬玻璃中的流變單元濃度及自由體積濃度均增加,金屬玻璃的非均勻程度變大。同時,流變單元的濃度和自由體積的濃度存在著線性關(guān)系,從而利用控制冷卻速率的方法調(diào)節(jié)金屬玻璃中流變單元的濃度,進而調(diào)控金屬玻璃的β弛豫行為。通過成分調(diào)控的方法制備出具有明顯β弛豫的Fe基金屬玻璃。隨著Fe元素含量的增加,Fe基金屬玻璃的β弛豫越明顯。發(fā)現(xiàn)金屬玻璃中Fe/Co/Ni等磁性元素的自擴散激活能與β弛豫的激活能基本相同。即Fe/Co/Ni等磁性元素在金屬玻璃的β弛豫中起到重要作用。在稀土基金屬玻璃及其他金屬玻璃體系的動態(tài)力學弛豫譜中發(fā)現(xiàn)一種新的弛豫模式,即快β’弛豫。證實了快β’弛豫是金屬玻璃及其形成液體的固有屬性。得到金屬玻璃快β’弛豫的激活能約為慢β弛豫激活能的一半。發(fā)現(xiàn)金屬玻璃快β’弛豫激活能與金屬玻璃局域原子運動的激活能近似相等,因此金屬玻璃中的快β’弛豫可能起源于金屬玻璃中原子的局域運動。利用模量規(guī)則,制備出具有較低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的三元La-Ga-Cu塊體金屬玻璃體系。利用微量摻雜的方法,摻雜Fe,Co,Ni,Zr,Nb及Y元素都能將其形成能力由2~3 mm提高到大于5 mm。發(fā)現(xiàn)并證明鑭鎵基塊體金屬玻璃的反常晶化膨脹行為與鎵元素有關(guān)。
[Abstract]:Metal glass has attracted wide attention for its excellent properties, such as excellent mechanical properties, soft magnetic properties, good micro-nano machining prospects, etc. However, due to its unique long-range disordered structure, the rheology of metallic glass has been lacking for a long time. This paper attempts to explain the rheological behavior of metallic glass from the angle of rheological unit and to regulate the relaxation behavior of metallic glass. A new metallic glass system was developed. The stress relaxation method was used to study the loading of metallic glass in elastic region from the rheological element point of view. The evolution of the microstructure of metallic glass with loading time or strain. The rheological units in metallic glass are gradually activated. The evolution of rheological units can be summarized as random activation of rheological units. The relationship between rheological unit concentration and free volume in metallic glass was studied by adjusting cooling rate. With the increase of cooling rate, the rheological unit concentration and free volume concentration in metallic glass increased. At the same time, there is a linear relationship between the concentration of rheological unit and the concentration of free volume, so the concentration of rheological unit in metallic glass is adjusted by the method of controlling cooling rate. The 尾 -relaxation behavior of metallic glasses was further regulated. Fe-based metallic glasses with obvious 尾 -relaxation were prepared by means of composition control. The 尾 -relaxation of Fe-based metallic glasses became more obvious with the increase of Fe content. The metal was found to be more obvious. The self diffusion activation energy of magnetic elements such as Fe/Co/Ni in glass is basically the same as that of 尾 relaxation. That is, magnetic elements such as Fe/Co/Ni play an important role in 尾 relaxation of metallic glass. A new relaxation mode has been found in the dynamic mechanical relaxation spectra of. It is proved that fast 尾 'relaxation is the intrinsic property of metallic glass and its liquid formation. The activation energy of fast 尾' relaxation of metallic glass is about half of that of slow 尾 relaxation activation energy. It is found that the fast 尾 'relaxation activation energy of metallic glass is about half of that of slow 尾 relaxation activation energy. The activation energy of local atom motion is approximately equal to that of metallic glass. Therefore, the fast 尾 'relaxation in metallic glass may originate from the local motion of atoms in metallic glass. Using the modulus rule, a ternary La-Ga-Cu bulk metallic glass system with low glass transition temperature was prepared. The formation ability of Fe _ (Co) Co _ (Ni) Ni _ (Zr) NB and Y elements can be increased from 2 ~ (3) mm to more than 5 mm. It is found that the abnormal crystallization and expansion behavior of lanthanum and gallium based bulk metallic glasses is related to gallium element.
【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】：2017
【分類號】：TG139.8

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本文編號：1613081