金属玻璃的流变及弛豫行为研究
本文选题:金属玻璃 切入点:流变单元 出处:《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》2017年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:金属玻璃因其优异的性能受到广泛的关注,如优异的力学性能、软磁性能、良好的微纳加工前景等。然而因其独特的长程无序结构,长久以来人们缺乏对金属玻璃的流变、弛豫、玻璃形成能力、玻璃转变等问题的本质认识。本文试图从流变单元角度解释金属玻璃的流变行为,调控金属玻璃的弛豫行为,发展新的金属玻璃体系。通过应力弛豫的方法从流变单元角度研究了金属玻璃在弹性区加载时,金属玻璃的微观结构随加载时间或应变变化时的演化规律。随着加载时间或加载应变的增加,金属玻璃中的流变单元逐渐被激活。流变单元的演化过程可以概括为流变单元的随机激活,协同运动以及贯通。通过调节冷却速率的方法研究了金属玻璃中流变单元浓度及自由体积的关系。随着冷却速率的增加,金属玻璃中的流变单元浓度及自由体积浓度均增加,金属玻璃的非均匀程度变大。同时,流变单元的浓度和自由体积的浓度存在着线性关系,从而利用控制冷却速率的方法调节金属玻璃中流变单元的浓度,进而调控金属玻璃的β弛豫行为。通过成分调控的方法制备出具有明显β弛豫的Fe基金属玻璃。随着Fe元素含量的增加,Fe基金属玻璃的β弛豫越明显。发现金属玻璃中Fe/Co/Ni等磁性元素的自扩散激活能与β弛豫的激活能基本相同。即Fe/Co/Ni等磁性元素在金属玻璃的β弛豫中起到重要作用。在稀土基金属玻璃及其他金属玻璃体系的动态力学弛豫谱中发现一种新的弛豫模式,即快β’弛豫。证实了快β’弛豫是金属玻璃及其形成液体的固有属性。得到金属玻璃快β’弛豫的激活能约为慢β弛豫激活能的一半。发现金属玻璃快β’弛豫激活能与金属玻璃局域原子运动的激活能近似相等,因此金属玻璃中的快β’弛豫可能起源于金属玻璃中原子的局域运动。利用模量规则,制备出具有较低玻璃转变温度的三元La-Ga-Cu块体金属玻璃体系。利用微量掺杂的方法,掺杂Fe,Co,Ni,Zr,Nb及Y元素都能将其形成能力由2~3 mm提高到大于5 mm。发现并证明镧镓基块体金属玻璃的反常晶化膨胀行为与镓元素有关。
[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.
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG139.8
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 黄敏伟 ,孟曙光;金属玻璃[J];金属世界;2000年01期
2 孟曙光;;未来的材料——金属玻璃[J];杭氧科技;2000年02期
3 ;金属玻璃技术[J];化工学报;2005年05期
4 陈丹;坚硬似钢铁柔软如流水的金属玻璃[J];中小企业科技;2005年06期
5 ;金属玻璃的热压过冷液相连接[J];金属功能材料;2007年05期
6 ;超强金属玻璃揭秘:3mm粗棒可撑起卡车[J];机械研究与应用;2008年03期
7 ;美国开发出新型“金属玻璃”[J];大众科技;2009年02期
8 ;美国研发出新型“金属玻璃”[J];材料工程;2009年02期
9 ;美研究人员开发出新型“金属玻璃”[J];辽宁建材;2009年02期
10 龙斌;;美开发出以钛为基础的新型“金属玻璃”[J];功能材料信息;2009年01期
相关会议论文 前10条
1 水嘉鹏;刘军民;王玉林;;金属玻璃的弹性模量和动态粘度[A];内耗与超声衰减——第三次全国固体内耗与超声衰减学术会议论文集[C];1991年
2 张新建;陈旭;;块状金属玻璃疲劳的研究进展[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
3 官可洪;曹玉梁;支起铮;郭恩霖;;铁基金属玻璃的热磁特性[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
4 李继承;陈小伟;;金属玻璃及其复合材料的压缩剪切试验研究进展[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年
5 蒋敏强;戴兰宏;江峰;;金属玻璃断裂的韧脆转变机理[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年
6 刘凯欣;刘伟东;叶林茂;;高速冲击载荷下金属玻璃的力学特性研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
7 何怡贞;;金属玻璃在玻璃转变温区的结构稳定性——预晶化与相分离[A];内耗与超声衰减——第三次全国固体内耗与超声衰减学术会议论文集[C];1991年
8 戴兰宏;;探索大块金属玻璃剪切带起源[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
9 潘正堂;;热可塑镁基块状金属玻璃之微成型功能性研究[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年
10 张海峰;张庆生;胡壮麒;;铜基块状非晶制备与性能[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
相关重要报纸文章 前10条
1 通讯员 刘萌萌 郭娜 特约记者 高景田;胜芳:打造全国最大金属玻璃家具产业基地[N];廊坊日报;2008年
2 节浩;新型金属玻璃在美国研制成功[N];中国建材报;2009年
3 刘霞;美发明处理金属玻璃新方法[N];科技日报;2011年
4 王小龙;美制造出单晶体结构金属玻璃[N];科技日报;2011年
5 ;中科院成功制备微纳米金属玻璃纤维[N];中国技术市场报;2011年
6 中科院物理所研究员 汪卫华;金属玻璃[N];光明日报;2012年
7 ;新型金属玻璃在美车研制成功[N];今日信息报;2005年
8 张乐;浙江大学研制成功大规格新型金属玻璃[N];大众科技报;2007年
9 张乐;我国研制成功大规格新型金属玻璃[N];中国有色金属报;2007年
10 陈捷邋刘茜 记者 束洪福;金属玻璃能“感知冷暖”[N];科技日报;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 刘秀茹;快速增压法制备大块金属玻璃及金属玻璃的高压相变研究[D];西南交通大学;2007年
2 时博;压缩塑性变形对Zr基块体金属玻璃结构和性能的影响[D];兰州大学;2016年
3 胡浩;Ti基大块金属玻璃表面制备生物活性涂层的研究[D];天津大学;2012年
4 吴念初;铝基块体金属玻璃结构模型及其玻璃形成能力的研究[D];东北大学;2015年
5 崔晶;钛基非晶复合材料变形行为研究[D];西北工业大学;2016年
6 Azkar Saeed Ahmad;无序态材料在极端条件下的表现行为[D];浙江大学;2016年
7 薛荣洁;高压对金属玻璃性能的影响和金属玻璃β弛豫行为研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年
8 吕玉苗;金属玻璃近表面区域力学行为及动力学研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年
9 孙奕韬;金属玻璃的多尺度、多维度研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年
10 葛天培;金属玻璃的流变单元与时间[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年
相关硕士学位论文 前10条
1 薛荣洁;金属玻璃的密度与缺陷研究[D];合肥工业大学;2014年
2 卢金平;基于M-C屈服准则的金属玻璃切削力学建模与实验研究[D];燕山大学;2015年
3 马雯丽;Zr_(61.7)Al_8Ni_(13)Cu_(17)Sn_(0.3)金属玻璃单向压缩变形后剪切带的密度与分布[D];兰州大学;2015年
4 周超;金属玻璃液体的异常动力学特性研究[D];山东大学;2015年
5 张红冉;金属玻璃Fe_(80)Si_(7.43)B_(12.57)和Ni_(62)Ta_(38)抗H~+辐照损伤的研究[D];大连理工大学;2015年
6 侯文婧;500keV的He~(2+)离子辐照Fe基、Ni基、Ti基金属玻璃损伤研究[D];大连理工大学;2015年
7 胡超;金属玻璃的局域原子结构的表征研究[D];安徽工业大学;2014年
8 王海波;工业纯原料制备的铁基金属玻璃及其性能研究[D];合肥工业大学;2015年
9 田雪坤;金属玻璃球壳热屈曲研究[D];太原科技大学;2015年
10 李锋;AL-TM-RE合金体系中相似组元替换对金属玻璃形成能力的影响[D];东北大学;2014年
,本文编号:1613081
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/1613081.html