金属非晶的稳定性及外场作用

According to the reaction between the stability and additional field, we investigate the microstructure of Fe-Si-B and Al-Ni-Gd glassy systems by means of DSC, TEM, SEM, and high temperature XRD and estimate the stability coefficients, critical stress. We focus on conditions for the sipinodal decomposition and rejuvenation, under the help of molecular dynamics simulation. Combining the Landau's theory, we search for a suitable ordering parameter, scaling the clusters evolution in the spinodal decompositon and the mechanism behind the crystallization and other phase/structure transformation. Using the electrochemical working station, we investigate the chemical stability, measure the stability parameters like critical potential and critical chloride content, and study the transporting phenomenon in the amorphous matrix. We also investigate the coupling effect of magnetic field and electrochemical potential. Using UPS, XPS, XRD and synchrotronical diffraction and EXAFS methods,we analyze the electronic and atomic structures in the glasses,and study their effects on the chemical stability. We try to use the method to improve the glass stability in the massive glass manufacturing, increase the producing efficiency and speed the industrial application of metallic glasses.

本项目以非晶的稳定性和外场作用为线索，以Fe-Si-B 和Al-Ni-Gd系非晶为对象，用DSC，TEM, SEM, 高温XRD等手段测量非晶在不同温度下与应力作用后的微观结构，获得稳定性参数转变温度与临界应力，聚焦非晶失稳晶化与应变回复的发生条件，辅以经典分子动力学和从头算分子动力学方法来分析合金中的团簇的演化规律; 结合朗道理论，寻求一个合适的序参量，分析结构单元在失稳过程中变化的规律，探索非晶中的相变与结构转变机制; 采用电化学试验平台，测量非晶的化学稳定性的变化，获得稳定性参数如临界电化学势与临界Cl-浓度，分析原子在非晶中的输运行为,也测试磁场与电化学势的耦合效应。采用UPS, XPS, XRD和同步辐射光源EXAFS，分析非晶中的原子结构与电子结构，及它们对化学稳定性的影响。将所获非晶稳定性的变化规律，应用到非晶带材的生产工艺改进上，以提高其生产效率，加快非晶带材产业化。

本项目以非晶的稳定性和外场作用为线索，以Fe-Si-B 和Al-Ni-Gd系非晶为对象，展开如下研究。首先，用TEM, SEM, 高温XRD等手段测量非晶在不同温度下与不同外场作用下的微观结构，所加外场通过高压釜，球磨，机械加压等手段，获得稳定性参数转变温度与临界应力，聚焦非晶失稳晶化与应变回复的发生条件。辅以常规分子动力学和从头算分子动力学方法来分析合金中的结构单元的数量及演化规律。第二，结合朗道理论，研究非晶失稳晶化与无序回复这两个相反的过程，探索非晶中的相变与结构转变机制。第三，采用电化学试验平台，测量非晶的化学稳定性的变化，分析原子在非晶中的输运行为。也测试磁场与电化学势的耦合效应。采用UPS, XPS, XRD以及同步辐射光源EXAFS等手段，分析非晶中的原子结构与电子结构对化学稳定性的影响。最后，将所获提高非晶稳定性的方法，应用到非晶带材的生产工艺改进上，提高其生产效率，加快非晶带材尤其是电工用材的产业化。本项目发表文章19篇，培养博士生3名， 硕士生5名，与企业合作解决问题2次。