论文部分内容阅读
金属玻璃是由液体快速冷却至室温制备的,原子排列杂乱无序,在能量上处于亚稳态。弛豫是玻璃体系本征性质。通过对金属玻璃弛豫行为的研究,可以揭示其微观结构以及动力学行为。最近,通过计算机模拟和实验发现,金属玻璃在动力学和结构上是非均匀的,是由弹性基底和具有粘性特征的流变单元组成的。研究发现,流变单元的物理性质决定着金属玻璃的力学、热力学、弛豫以及玻璃转变等行为。本文从流变单元模型出发,从实验以及分子动力学模拟对流变单元激活能、体积、弛豫时间及其分布行为进行讨论;详细研究了流变单元与塑性形变、应力弛豫、β弛豫等宏观性能的联系。 开发了室温缠绕这一简单方法,实现了金属玻璃室温均匀塑性变形,避免剪切带的产生,从而可以直接建立流变单元性质与塑性形变之间的关系。通过研究一系列具有不同玻璃转变温度、力学以及弛豫行为的金属玻璃,得出了流变单元浓度、激活能、弛豫时间等重要信息,以及与金属玻璃的室温塑性形变的关系。初步实现通过调控流变单元的浓度以及性质来调控金属玻璃的塑性能力。 通过应力弛豫研究具有不同玻璃转变温度、脆度、以及β弛豫的金属玻璃的弛豫行为,得出金属玻璃非均匀特征及差异。并获得一个简单的弛豫参量,该弛豫参量可以在玻璃态下对金属玻璃进行分类,并且发现弛豫参量和金属玻璃中脆度以及泊松比等物理性质有密切关系。 应力弛豫作为一种简单有效的手段,可以得出流变单元大小、激活能、弛豫时间等物理性质,并且由此揭示金属玻璃β弛豫行为。通过等温、线性升温应力弛豫以及分子动力学模拟,发现β弛豫的结构起源是金属玻璃中的流变单元,而且β弛豫的行为受流变单元激活能分布的调控。 研究进一步发现,流变单元行为受应变的影响。通过对比应力弛豫和动态损耗弛豫,我们发现应变可以加速体系里流变单元的激活,加速玻璃转变;金属玻璃中同样也有力温等效行为,并且可以把应变加速以及jamming相图概念拓展到金属玻璃领域。 本文从流变单元角度出发,研究了流变单元物理性质与塑性形变、应力弛豫、β弛豫之间的关系,这对理解金属玻璃结构以及动力学行为有着重要的意义。