致密金属纳米玻璃的球磨制备与结构表征

由纳米尺度的玻璃区域和玻璃/玻璃界面组成的玻璃，叫做纳米玻璃。纳米玻璃是一种(因存在玻璃/玻璃界面)既不同于具有短程有序而长程无序的玻璃、（因存在玻璃区域）又不同于纳米晶粒和晶界组成的纳米晶材料的结构全新的新型材料。本项目基于金属玻璃发生非均匀塑性变形时产生的剪切带上存在大量自由体积，探索开发完全致密金属纳米玻璃制备技术。将金属玻璃高能球磨产生剪切带，当球磨至剪切带之间平均间距达到纳米尺度（<50 nm）时，即制得完全致密金属纳米玻璃。优化成分和球磨参数，制备玻璃/玻璃界面（剪切带）上自由体积稳定的致密金属纳米玻璃。通过不同手段深入分析完全致密金属纳米玻璃的原子排列结构、玻璃/玻璃界面（剪切带）上的自由体积分布及其稳定性，描述纳米玻璃的原子排列结构和稳定性。纳米玻璃的研究将催生纳米玻璃新型材料，开拓材料科学新领域，具有重要的科学和技术意义。

由纳米尺度的玻璃区域和玻璃/玻璃界面组成的玻璃，叫纳米玻璃。纳米玻璃是一种(因存在玻璃/玻璃界面)既不同于具有短程有序而长程无序的玻璃、（因存在玻璃区域）又不同于纳米晶粒和晶界组成的纳米晶材料的具有全新原子结构的新型材料。本项目基于金属玻璃发生非均匀塑性变形时产生的剪切带上存在更多自由体积，探索开发完全致密金属纳米玻璃制备技术。在金属玻璃中引入高密度剪切带，当剪切带之间平均间距达到纳米尺度（<100 nm）时，即制得完全致密金属纳米玻璃。通过摸索和优化球磨参数，通过高能球磨，制备出了剪切带平均间距在100 nm以下、最小间距不大于30 nm的Zr70Cu20Ni10金属纳米玻璃，剪切带最小间距在40 nm的Cu60Zr30Ti10金属纳米玻璃，剪切带平均间距在100 nm以下、最小间距在40 nm左右的Cu45Zr30Ti10Ni15金属纳米玻璃。室温轧制制备了平均剪切带间距为31 nm的Pd40Ni40P20致密金属纳米玻璃。通过室温压缩变形制备了剪切带间距在100 nm以下的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10金属纳米玻璃。对上述纳米玻璃进行了结构表征，发现它们均保持非晶结构，没有出现晶化和分相。对纳米玻璃中的自由体积进行了定量研究，发现与淬态样品相比，纳米玻璃中平均自由体积明显增多，最高可增加34%。对Pd40Ni40P20金属纳米玻璃进行了X射线大角散射研究，发现与铸态相比，纳米玻璃双体相关函数第一最近邻峰半高宽明显较宽，相对强度较小；这说明金属纳米玻璃最近邻配位数低于铸态，原子排列更加无序。即金属纳米玻璃原子排列无序度比金属玻璃高。DSC分析和等温退火处理研究表明，与铸态相比，Pd40Ni40P20金属纳米玻璃的热稳定性降低。该项目开发了塑性变形制备纳米玻璃的新技术，研究了对所制纳米玻璃结构和热稳定性，这些结果扩展了纳米玻璃制备途径，加深了对纳米玻璃结构及热稳定性的理解。. 我们完成了该项目计划研究内容，达到了项目预期目标。