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    我国青年学者发现非晶合金在晶化温度以下的多形性相变

    日期 2017-04-01   来源:工程与材料科学部   作者:郑雁军 邓意达  【 】   【打印】   【关闭

    左图:具有隐藏非晶相和奇异放热现象的典型非晶合金(又称金属玻璃或液态金属)。
    右图:钯-镍-磷非晶合金准二元相图及升温过程非晶态相变顺序示意图。

      在国家自然科学基金项目(项目编号:51520105001,51501090,51571170)的资助下,南京理工大学格莱特纳米科技研究所青年教师兰司(第一作者)与香港城市大学王循理教授通过与中、美、澳、日等国科学家深度合作,发现非晶合金在晶化温度以下的多形性相变。相关研究成果以“Hidden Amorphous Phase and Reentrant Supercooled Liquid in Pd-Ni-P Metallic Glasses”(Pd-Ni-P 金属玻璃中的隐藏非晶相以及重入过冷液体)为题于2017年3月17日在线发表在Nature Communications上。论文链接:http://www.nature.com/articles/ncomms14679。

      与长程有序的晶体结构不同,非晶的结构是长程无序的,因此表现出一系列复杂的动力学行为。其中,以钯-镍-磷玻璃为原型的非晶合金在远低于结晶温度下会出现热力学异常放热峰,困扰了该领域四十多年。

      该研究利用同步辐射高能X-射线和中子散射,发现钯-镍-磷非晶合金加热升温过程中的异常放热峰伴随着非晶态相转变。当合金加热到玻璃转变温度以上时,普通的非晶相会先转变为另一个具有更高有序度的隐藏非晶液相,而后在更高的温度下重新转变为最初的非晶相。这一相变过程中,非晶的短程有序结构并无明显变化,然而中程有序结构发生了显著变化。该研究揭示的液态相变点位于玻璃转变温度以上、晶化温度以下,对应明显的异常放热现象。

      基于此建立的非晶合金相图(如图所示)可以使研究者通过传统的热处理方法来调控非晶合金原子乃至纳米尺度的结构,从而调控合金的性能。类似的奇异放热现象通常与高的非晶形成能力联系在一起,因此该研究成果对于开发具有优异非晶形成能力的合金体系及其结构-性能调控等都具有重要意义。




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