块体金属玻璃的物理时效——焓恢复研究

焓恢复是玻璃物理时效的一个重要特征,同时也是玻璃物理时效研究的常用方法之一．采用差热扫描热分析（DSC）的方法对Zr46.75Ti8.25Cu7．5Ni10—Be27.5大块金属玻璃的焓恢复进行系统的观测．DSC曲线上的亚玻璃转变温度瓦峰和“上颚突出”的演化表明块体金属玻璃的焓恢复具有典型性．对比分析研究发现自由体积模型本质上无法解释大块金属玻璃的焓恢复现象,而基于非线性和非指数性叠加的Hodge模型只能定性对焓恢复过程进行描述．结合块体金属玻璃的动力学研究结果对块体金属玻璃的焓恢复本质进行初步分析,认为块体金属玻璃的焓恢复是与其深过冷液体的动力学行为直接相关,进一步分析有待于进一步研究．研究显示大块金属玻璃是研究玻璃态物理时效问题的理想材料．深入认识金属玻璃中物理时效将有助于人们对玻璃本质的认识,同时也有助于人们有效使用和设计新型的大块金属玻璃．     

两种金属的势能曲面特征及与玻璃形成能力的关系

运用分子动力学模拟方法,采用镶嵌原子势,研究了金属cu和Ni。Al在发生玻璃转变过程中的势能曲面．我们计算了两种金属的内在结构（Inherent Structure简称Is）,发现它们的内在势能在整个降温区间分为三个阶段：高温时,内在势能在一个较高的能量值附近波动;当系统的温度降低到熔点温度（h）时,内在势能大幅度减小;当体系温度降到玻璃转变温度（Tg）时,内在势能变得平稳．本文将Cu,Ni3A1和Lennard-Jones Binary Mixtures（BMLJ）液体的内在势能进行了比较,发现金属势能曲面与BMLJ液体的势能曲面存在明显的差异,与BMLJ液体相比,Cu和Ni3A1在高低温的内在势能差值很小,尤其是Cu的内在能量几乎不随温度变化,其差值的大小反映了液体的动力学性质的强弱．文章统计了cu和Ni3Al在不同温度下内在能量的概率分布,并计算了两种金属内在结构的海森矩阵特征值的概率分布,发现Ni3A1的势能曲面比Cu的势能曲面更粗糙,更易形成非晶．我们提出了一个由势能曲面计算流变激活能的新方法,并计算了Cu和Ni3A1的流变激活能,发现它们的激活能都随着温度的降低而升高,但是Ni3A1的激活能随温度降低升高得更快,在玻璃转变点附近,Ni3Al的激活能比Cu的激活能要高,这与Ni3Al比Cu有更好的玻璃形成能力有着密切的联系．金属的势能曲面的特征决定了金属的玻璃形成能力．     

多孔钙磷玻璃陶瓷的制备及性能评价

分别在500、680℃下烧结4h后制备二种多孔钙磷玻璃陶瓷,并评价了它们的降解性能和生物相容性．X射线衍射证实,500℃下烧结产物呈玻璃态;而680℃下烧结产物有晶体析出,其主晶相为β—Ca（PO3）2．扫描电镜观察了两者的形貌,发现后者比前者结构紧密,并测得两者孔径介于227～450μm,液体（水）静力称重法测定了两种多孔材料的吸水率（Wa）分别为31％和28％,显气孔率（Pa）为40％和37％,密度（ρb）为1．29和1．30g／cm^3．分别将材料0．1000g浸泡于37℃50mL生理盐水中66h,发现浸泡液呈酸性,降解速度前者恒定,后者减少．血液相容性实验和细胞黏附实验表明前者生物相容性不佳,后者良好。     

球型压头下块体金属玻璃“隆起”现象的数值模拟研究

金属玻璃材料在压痕实验中,材料在压头周围形成明显的“隆起”（pile—up）现象．Pile—up的产生给计算材料硬度、杨氏模量和应力．应变关系等力学性质带来较大偏差．利用有限元方法对金属玻璃材料进行球型压头压痕实验的数值模拟,提出了一种表征pile—up效应的新模型．使用该模型计算Zr41.2Ti13．8Cu12．5Ni10Be22.5金属玻璃材料不同压入深度pile-up下的接触半径和材料硬度,获得与数值模拟下真实值吻合较好的结果．     

新型厘米尺度铜基块体金属玻璃研究取得新进展

近日，中国科学院沈阳金属研究所在国家自然科学基金和“中国科学院沈阳界面材料中心”的资助下，与美国约翰霍普金斯大学E．Ma教授和新加坡国立大学Y．Li教授共同合作，在探索发现具有强玻璃形成能力的铜合金方面取得了新的进展．他们以三元Cu60Zr33Ti7合金为基础，利用发展的在三维成分空间定位最佳玻璃形成合金的方法（简称“3D法”），     

Zr50Cu50金属玻璃形成过程中自由体积与玻璃态转变温度关系的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟了Zr50Cu50金属玻璃的形成过程,并获得了不同温度下合金的原子构型.借助金属玻璃中自由体积量等于金属玻璃与对应晶体的体积差理论提出一种自由体积湮没速度法,对Zr50Cu50金属玻璃形成过程中的临界玻璃态转变温度Tc以及热力学玻璃态转变温度Tg进行预测.用该方法确定出的Tc(969.5K)与利用模式耦合理论计算获得的Tc(978.4K)接近;Tg(731K)与利用平均原子体积随温度变化关系曲线确定的Tg(725K)相近.运用自由体积湮没速度法计算的Tc和Tg无需计算各温度下的原子扩散系数,节省了计算时间.     

大块金属玻璃中由热软化和自由体积产生诱导的剪切带行为比较

比较研究了大块金属玻璃中由热软化和自由体积产生诱导的剪切带行为．首先讨论了大块金属玻璃中剪切失稳的热软化和自由体积产生效应．众所周知,在普通金属材料中,由塑性功转变来的热是其形成热塑剪切带的主要原因,并且是与能量直接相关的．与热软化相比,自由体积产生是金属玻璃发生剪切失稳的另外一种主控因素,由自由体积产生诱导的剪切失稳与由热软化诱导的剪切失稳完全不同,失稳判据中不显含能量．尤其是自由体积产生时的长波扰动总是不稳定的．从而,由自由体积产生和热软化耦合时的剪切失稳更像是由自由体积产生引发的．同时,在金属玻璃中,复合自由体积产生提供了一种特殊和内在的剪切失稳特征生长时间．剪切带的特征宽度由剪切带内相应的扩散过程控制：热扩散和自由体积扩散．作为粗略的估计,用无量纲数B,Deborah数（表示失稳生长率和载荷时间关系）和Lewis数（表示不同扩散竞争）表示了热软化和自由体积产生在剪切带形成过程中的相对重要性．这些结果对于理解大块金属玻璃剪切带形成机理具有非常重要的意义．     

Li2S—SiO2体系玻璃的制备研究

采用真空高温反应，自然降温冷却的合成方法，成功地在Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＯ２体系中制备出了玻璃。对玻璃样品进行了Ｘ－射线衍射分析（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）及电子探针微区分析，确定了玻璃形成范围，借助Ｘ－射线光电子能谱（ＸＰＳ）进行了玻璃中硫元素的化学环境（原子价态）分析；用差热分析（ＤＴＡ）技术测定了玻璃的转变温度。     

低温保护剂玻璃态性质的极化分子力场模拟研究

二甲基亚砜水溶液作为常用的低温组织保护剂,其玻璃化转变的微观机理和玻璃态性质备受关注,但缺乏微观分子层面的认识.利用极化分子力场和模拟淬火方法研究二甲基亚砜水溶液体系玻璃转化性质,模拟得到的玻璃转化温度与实验符合较好;同时,利用统计力学方法对体系的结构、热力学性质、动力学性质和单分子行为随温度演化规律进行了研究.结果表明,玻璃态下分子呈现多尺度平动和转动弛豫过程,相邻分子间的结构弛豫过程存在较强的耦合性.     

轻量化及塑料玻璃在新能源汽车上的应用分析

聚碳酸酯（PC）材料具有设计自由度高、强度好、密度低、轻量化的特点．从新能源汽车轻量化的要求出发,分析了新能源汽车的轻量化工作,并从材料、产品性能、标准以及产业化方面研究了PC材料在新能源汽车轻量化领域的应用前景和存在的问题．PC塑料车窗机械性能优于传统玻璃,但其抗磨性能和耐候性能较传统玻璃差．Pc塑料车窗的应用目前急需建立自身的标准,同时进一步提高耐候性和耐磨性;PC塑料车窗导热性较传统玻璃差,塑料车窗电阻丝消耗功率和温度性能明显低于传统玻璃,塑料车窗的除霜除雾功能还有待解决．     

新型硫－卤玻璃的形成和性质

研究了新型Ａｓ＿２Ｓｅ＿３－ＧｅＴｅ－Ｃｕｌ系统玻璃形成区，制备了一系列不同ＣｕＩ或ＧｅＴｅ含量的玻璃，并测定其转变温度、密度、显微硬度、断裂韧性、膨胀系数、红外透过率和反射率。结果表明：该系统玻璃的形成范围很大，玻璃转变温度在１７０～２３０℃，显微硬度在１３０～１９０ｋｇ／ｍｍ￣２，断裂韧性在０．３０～０．５０ＭＮ／ｍ￣（３／２），膨胀系数在１４５×１０￣（－７）～２１５×１０￣（－７）℃，红外透过截止波长超过１９μｍ，反射率在２０％左右。并初步从结构的观，或讨论了玻璃性质变化的规律。     

稀土基块体金属玻璃

稀土基块体金属玻璃表现出丰富的物理现象和奇特的物理性能,具有潜在的应用价值．中国科学院物理研究所在稀土基块体金属玻璃的合成及性能方面做了一系列的研究工作,希望能进一步丰富块体金属玻璃的研究内容,拓展块体金属玻璃的应用范围．主要介绍了近几年关于稀土基块体金属玻璃的研究进展,并对其应用前景进行了简单的分析．     

Mg65Cu25Y10-xLax块体非晶合金的玻璃形成能力

传统的非晶合金多为粉末或者薄带，这样就大大限制了非晶合金的许多优异性能的发挥以及在工业中的应用，因此研究开发块体非晶合金有重要的理论与应用价值．用真空吹铸法制备了直径2mm的Mg65Cu25Y10-xLax（x=0、0．35、1、2）块体非晶合金梓，采用X射线衍射（XRD）、差热分析（DTA）分别对非晶合金的结构和形成能力进行了研究．研究结果表明，x=2时，合金具有最高的玻璃形成能力（k=0．5872）；当x=0．35时，也就是当原子半径参数λ=0．18时，不但没得到共晶点的成分，反而其玻璃形成能力比Mg65Cu25Y10还差；当x=3、4时，此时在非晶基体中已经出现晶体相，说明其玻璃形成能力显著降低．     

电子束与电阻复合法制备Cu-Ti金属玻璃薄膜及性能测试

文章采用电子束与电阻复合热蒸发的方法,在衬底盘无冷却水条件下成功制备了Cu-Ti二元金属玻璃薄膜。通过X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)、差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry, DSC)和场发射透射电子显微镜(field emission transmission electron microscope, FE-TEM)表征了该二元合金薄膜的非晶态结构。此外,利用升温XRD方法研究了升温速率对玻璃转变温度和晶化温度的影响作用。另外,在紫外光和可见光辐照下,偏压分别为+0.2 V和-0.2 V时均有光电流响应,结果表明,该方法制备的Cu-Ti金属玻璃薄膜在紫外光和可见光区域具有光电响应特性,且表现出典型的N型光电流特性。     

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)大块金属玻璃的晶化行为研究

分别在603 K、653 K、683 K、723 K、753 K、793 K和0.5 h、1 h、2 h、3 h、5 h的保温时间下对Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃进行了退火热处理.采用x射线衍射(XRD)法分析了退火后Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃的弛豫和晶化相析出的过程,计算了不同温度下结晶度和纳米晶粒尺寸的大小.通过差示扫描量热(DSC)法分析了Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃的热稳定性.Kjssinger曲线分析表明,Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃弛豫后晶化激活能高于其淬态的晶化激活能,退火温度对大块金属玻璃热稳定性有显著影响.     

冷却速率对Zr55Cu30Ni5Al10金属玻璃自由体积的影响

通过水冷铜模吸铸法和单辊甩带法分别制备了Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃及其金属玻璃条带。利用差示扫描量热法（DSC）和正电子湮没寿命谱（PAS）测试,定性给出了不同冷却速率导致的金属玻璃中自由体积的含量变化。     

用废玻璃及废渣生产泡沫玻璃

近年来，泡沫玻璃已用于工业、商业建筑的保温隔热材料。其优点是尺寸稳定，结构强度和使用温度超过了传统保温隔热材料，如有机塑料泡沫、玻璃纤维和矿棉纤维。本文着重介绍利用废玻璃及废渣生产的泡沫玻璃。这种材料的优点如下：（1）以废玻璃、废炉渣为主要原料，并且对气泡进行稳定化处理，使气泡均匀。（2）在750℃－850℃这样较低的温度下，原材料也能完全玻璃化。所以这是一种节能的生产方法。并且烧成时，密度与气泡的温度稳定性高，烧成温度范围宽，不必要进行严格的温度控制。归）限制了水玻璃及无水硅酸钠在配合料中的比例，将原…     

Sb吸附在GaAs（110）（1×1）—Sb（1ML）表面上的电子态特性

采用紧束缚的ｓｐ＾３ｓ模型本电子态，用散射理论的格林函数方法研究了Ｓｂ吸附在ＧａＳＡｓ（１１０）表面上的电子特性，计算结果表明：在－１２ｅＶ－＋２ｅＶ的能区内有９个表面态存在，对于这样的金属／半导体系统仍有带隙存在，其带隙宽度为０．４ｅＶ左右；体系的性质表现为半导体的性质，而不表现出金属的性质。     

关于双模相位算符的讨论

在双模空间，给出不同模式下厄米的ｃｏｓｉｎｅ和ｓｉｎｅ算符．研究它们的对易性质，构造出它们共同本征态．并且讨论了这些相位算符和本征态矢的性质．最后还研究了在Ｐ－Ｂ相位表示下这些算符的期望值及几率特征．     

Zr基金属玻璃原子结构研究

摘要报道了利用经典分子动力学、逆蒙特卡罗模拟与第一性原理分子动力学模拟、以及高分辨透射电镜技术等对Zr-Ni和Zr-Ti—Al—Cu—Ni金属玻璃的原子结构进行的研究．重点研究了玻璃结构中的短程序结构（SRO）与中程序结构（MRO）,研究表明,在Zr基金属玻璃中存在着二十面体、FCC和BCC型多种短程序结构．基于分子动力学模拟,提出了缺位有序（IOP）结构模型,并对非晶合金的晶化过程中IOP结构到纳米晶的转变过程进行了研究．发现IOP结构经过3个阶段转变成纳米晶：先是沿某个优先生长方向转变成一维周期有序结构,进而发展成二维周期有序结构,最终转变成三维周期有序的纳米晶体,而且这3个阶段是相互交错同时进行的．