具有玻璃形成能力的金属与小分子两类共晶体系的热力学特征

热力学作为决定玻璃形成能力的因素之一，对不同的体系（如金属、小分子与无机氧化物等）其贡献程度可能不同。目前对这一问题的研究还有待深入。本项目将基于实验测量，通过对金属与小分子共晶体系做直接对比来探讨这一问题。与以往的分析方法不同，本项目提出围绕液-固转变相关的熵对体系的热力学进行系统分析，解释玻璃形成能力强的共晶体系中熵的特征。具体研究内容涉及熔化熵、混合熵、位形熵与振动熵。计划通过Tamman方法对共晶组成的熔化熵进行精确测定；结合纯组元的实验数据来计算混合熵；测量共晶体系在晶态的弹性常数，利用弹性常数与热力学的关系分离熔化熵中的位形熵与过剩的振动熵，探讨几种形式的熵与体系玻璃形成能力之间的关联。结合动力学测量，分析小分子与金属共晶体系中热力学与动力学在玻璃形成中的贡献。本项目的开展将有助于我们深入认识不同体系中玻璃形成能力的热力学因素，并为在金属合金相图中确定最佳玻璃形成范围提供指。

本项目根据申请书中的研究规划对金属与小分子共晶体系的非晶形成能力进行了动力学与热力学方面的系统研究。结合动力学分析研究得到二元小分子共晶体系中最佳玻璃形成区的组分位置；从热力学角度，通过对熵的分析进一步解释了二元共晶体系中玻璃形成能力强弱不同的机理；分析非晶形成的热力学与动力学影响因素，提出了一个包含熔化熵、液体强弱性参数在内的、决定非晶形成能力的新判据；结合小分子二元共晶体系的混合热与玻璃转变温度变化行为，探讨得到玻璃转变温度随组分变化对体系混合热力学的依赖性；研究了非晶合金机械性能与弛豫性能之间的关联，解释了非晶压缩脆性与塑性与动力学性能之间的关系。相关结果发表SCI收录论文16篇，其中包含Appl. Phys. Lett.、 J. Phys. Chem. B、J. Chem. Phys.、Phys. Rev. B、Phys. Chem. Chem. Phys.等期刊。国际性学术会议邀请报告3次，国内会议1次，2013年作为中方组织者与意大利比萨大学联合举办学术研讨会1次。