宽深过冷液相区的块体非晶合金中alfa结构弛豫研究

玻璃形成体系的深过冷液体是连接玻璃态和正常液态一个非平衡状态，是材料科学和凝聚态物理基础研究领域中研究玻璃本质和玻璃转变等基本问题的核心。金属深过冷液体是研究该类问题的理想材料。本研究通过（微）合金化技术提高现有块体非晶合金深过冷液体的热稳定性，获得现有实验条件下具有60-80K深过冷温区的4-6种块体非晶合金体系。利用动态力学分析仪（DMA）系统研究不同体系的块体非晶合金深过冷液体在不同应变和应力模式下的alfa结构弛豫行为，获得杨氏弹性模量和切变弹性模量随频率和温度的变化关系。采用调制差热扫描热分析仪（MTDSC）研究相应块体金非晶合金深过冷液体热熔随温度和频率变化关系。对比不同块体非晶合金深过冷液体的热熔、杨氏模量和切变模量随温度和频率的变化关系，获得系统的金属深过冷液体alfa结构弛豫谱，深入认识其普遍规律，建立起微观结构模型，为认识玻璃和玻璃转变提供坚实的实验基石。

宽过冷液相区的块体非晶中的alfa结构弛豫研究项目顺利完成，获得了深过冷液相区为60-80K的块体非晶合金；在此基础上，系统测量并获得了高稳定性金属深过冷液体中的α结构弛豫基本特征；证实了预期设想，金属深过冷液体是研究深过冷液体动力学特性的理想体系，具有过冷液体动力学基本特征；因其组成单元的简单性，促进了深过冷液体动力学—α结构弛豫的微观机理认识；建立了α结构弛豫的基本模型，以原子基本运动之一的平移运动过程所对应的热过程为基本单元，假定该激活过程是一个简单的热激活过程，对其进行统计平均叠加获得了其基本特征—非指数行为；同时，由此模型获得α结构弛豫的另一个基本特征—非Arrhenius行为的认识，这是基本运动平均激活能随温度变化引起的；在对α结构弛豫深入认识的基础上，充分认识了简单液体、玻璃和玻璃转变物理本质；建立了简单液体模型，并通过详尽的比热数据测量对其进行了证实。这些结果为进一步澄清凝聚态物理和材料物理中的基本理论问题—液体、玻璃和玻璃转变的本质奠定了坚实的实验数据和理论基础。