《Rare Metals 》孙剑飞等工作: 通过调控熔体状态制备超稳金属玻璃

发布日期：2024-11-07 浏览次数：2299

在开发高性能金属玻璃时，提高其稳定性来抵抗黏性流动和结晶是一个主要目标。气相沉积或长时间退火作为一种有效的方法，可以通过提高玻璃化转变温度和初始晶化温度来改善玻璃的稳定性，这有助于超稳定金属玻璃的开发。

日前，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院的孙剑飞教授课题组系统研究了不同熔体温度对Cu47Ti34Zr11Ni8 (Vit101)and Cu50Zr50玻璃体系的结构及性能的影响，揭示了熔体状态对金属玻璃结构和热稳定性影响的机制。相关研究成果以“Ultrastable metallic glass generated by modulation of melt state”为题在Rare Metals上发表。

研究人员通过调节淬火温度，成功获得了Cu基超稳金属玻璃，使晶化温度增加了17 ~ 30 K。稳定性的差异是由于淬火前熔体热力学状态的变化引起的，这改变了金属玻璃的结构。当Tq高于液相温度以上200度时，金属玻璃在纳米尺度上呈现多相分离结构。值得注意的是，极高的Tq会导致玻璃化过程中氧化物的形成。当熔体温度降至液相温度以上200度时，金属玻璃只具有初级相分离结构。这种结构变化是Cu基合金熔体中液液相变的标志，与类Cu10Zr7团簇的解离密切相关。在二次相分离过程中，富Cu析出相以液滴状成核生长，这些随机分散的富Cu析出相延缓了晶核的形成，从而提高了金属玻璃的热稳定性。然而，力学性能不受这些析出相的影响，而是与初相分离导致的结构非均质性有关。

在该项工作中，研究人员证明了调控淬火温度也可以生成超稳金属玻璃。通过调节淬火温度，金属玻璃中可以获得不同的相结构，包括一次分离相、二次分离相以及纳米氧化物。值得注意的是，由二次相分离产生的富铜亚稳相在增强玻璃稳定性方面起着关键作用。然而，玻璃稳定性的增强对其机械性能的影响可以忽略不计。本研究表明，由液液相分离和液液相变导致的不同熔体热力学状态决定了玻璃中的结构。本研究的结果将有助于超稳块体玻璃的发展。

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