金属玻璃液体的强脆转变特性研究及其对应热焓弛豫模型的建立

自1999年《Nature》杂志首先报道了水的强脆转变现象后，液体的强脆转变现象就作为凝聚态物理领域中的前沿和热点问题被广泛关注。本课题组前期的工作表明，金属玻璃液体是研究强脆转变现象的有效载体。通过研究金属玻璃液体强脆转变现象的普遍性和特殊性，本课题拟利用元素间的基本相互作用探讨表征液体强脆转变强度的热力学方法，通过研究热焓弛豫异常模式与强脆转变特征的内在联系，给出金属玻璃液体强脆转变发生的临界热力学条件，并以团簇为桥梁，结合超快速凝固技术以及团簇的有序模型等手段，揭示金属玻璃液体强脆转变的结构本质和运动机制，在基于α弛豫和慢β弛豫的玻璃转变理论框架下，探讨金属玻璃液体的强脆转变与液体的脆性、慢β弛豫的相互联系，最终在传统热力学模型中引入表征强脆转变特征的附加因子，构建超快速凝固条件下金属玻璃固体热力学弛豫特征的定量化预测模型。

金属玻璃液体中的强脆转变现象作为凝聚态物理领域的前沿和热点问题近年来受到广泛关注。本项目通过研究金属玻璃液体强脆转变现象的普遍性、热力学表征、结构本质及运动机制，在以下几方面取得成果：.1、证实了强脆转变现象在金属玻璃液体中具有普遍性，首次报道了金属玻璃焓弛豫随热历史的演变规律，证明了金属玻璃固体三阶段异常焓弛豫模式及反常晶化行为是其过冷液体中强脆转变现象的热力学体现，确定了强脆转变现象发生的热力学特征温度区间。.2、首次揭示了金属玻璃三阶段异常焓弛豫模式与金属过热熔体中的液液相变行为存在良好对应关系，证明了金属玻璃固体中三阶段异常焓弛豫模式来源于过热液体中高能量不稳定团簇直接冻结至非晶固态，为从高温熔体-过冷液体-非晶固体的结构演变规律揭示强脆转变现象本质提供新思路和新途径。.3、揭示了金属玻璃液体的强脆转变现象与中程有序结构（即团簇）的本质联系，着重建立了强脆转变前后Cu基金属玻璃形成液体的结构演变图景，揭示了二十面体团簇与其他类型团簇的相互竞争在决定强脆转变过程中的重要作用，为揭示金属玻璃液体强脆转变现象的结构本质及运动机制提供了实验依据。.4、首次发现α弛豫和慢β弛豫特征激活能的比值与金属玻璃液体强脆转变程度的普遍定量关系，证实了α弛豫对应的结构重组区域与慢β弛豫对应的近程区域的相互竞争程度是决定金属玻璃液体强脆转变程度大小的关键条件，揭示了慢β弛豫极有可能是强脆转变现象发生的关键诱导因素。.本项目已发表论文9篇，其中8篇被SCI收录，1篇被EI收录。