Ce基非晶金属塑料过冷液体及平衡液体的动力学行为研究

本申请项目是基于前期的工作提出的：包括Ce基块体非晶合金（被称为金属塑料材料）的设计，玻璃形成液体性质，过冷液相区的塑性成型和玻璃化转变，以及二元普通金属和玻璃形成合金液体的动力学行为（基于中子准弹性散射技术）等。Ce基非晶金属塑料体系具有极低的玻璃转变温度（60-70℃），宽的过冷液体区（60-80K）和极低的熔点（370-450℃），这些为研究工作提供了一个模型的体系。本申请项目拟采用动态力学测量手段（动态机械分析和内耗技术）研究Ce基非晶金属塑料的过冷液体行为，并结合中子散射技术研究其平衡熔体的微观动力学行为。目标是探索由于合金组元和化学成分的变化导致的合金原子堆积密度，原子团簇结构和液体脆性等性质的变化对玻璃形成液体结构弛豫的影响，注重从微观结构的角度研究液体动力学行为的本质。

Ce基非晶金属塑料材料是我国自主开发的具有完全自主知识产权的非晶合金新体系，具有独特的物理性能和潜在的应用价值。 本项目以Ce基金属塑料材料（非晶合金)为对象，研究其熔体扩散系数以及β弛豫与成分之间的关系。为了测量熔体的互扩散系数，自主研发了滑动剪切熔体扩散测量系统平台。成功申请获得了瑞士PSI研究所中子源时间飞行谱工作站上的中子散射实验机时，实验测量了CeCu 和 CeAlCu合金熔体中Cu原子的自扩散系数。数据分析和研究发现：（1）CeCu合金熔体的自扩散和互扩散之间的关系和其它合金熔体（比如Al基和Zr基熔体）不同，描述这种关系的动力学因子略小于1;（2）CeCuAl体系中，通过Al元素的添加，其熔体原子的自扩散系数显著降低;（3）探索出具有优异玻璃形成能力的Ce-Ga-Cu系非晶合金; (4)利用动态机械分析手段研究了CeAlCuCo和CeGaCu合金体系的β弛豫与合金成分变化之间的关系，发现Co元素微合金化以及Ga含量的系统改变与β弛豫强弱之间的关系不能用合金平均的化学焓来简单描述，这和余海滨等人提出的观点不吻合。这些结果说明，Ce基非晶合金具有不同于其它体系的原子扩散机制和结构弛豫行为。