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Ca70Mg30金属玻璃形成过程热力学、 动力学和结构特性转变机理的模拟研究

徐春龙 侯兆阳 刘让苏

Ca70Mg30金属玻璃形成过程热力学、 动力学和结构特性转变机理的模拟研究

徐春龙, 侯兆阳, 刘让苏
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  • 采用分子动力学方法对Ca70Mg30合金快速凝固玻璃形成过程进行了计算机模拟, 深入分析了液-固玻璃转变过程热力学、 动力学和结构特性的转变机理, 对不同方法所确立的玻璃转变温度之间的关系进行了探讨. 结果表明: 本模拟计算所获得的Ca70Mg30金属玻璃的结构因子和玻璃转变温度均与实验结果符合, 而且二十面体局域结构对Ca70Mg30金属玻璃的形成起决定性作用. 由于周围原子形成的瞬时笼子效应, 过冷液体动力学特性逐渐偏离Arrhenius规律而满足模态耦合理论的幂指数规律. 动力学玻璃转变温度接近于微观结构玻璃转变温度, 但高于热力学玻璃转变温度; 而且它们与理想动力学玻璃转变温度之间满足Odagaki关系.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51101022) 和中央高校基本科研业务费(批准号: CHD2010JC083, CHD2012JC096) 资助的课题.
    [1]

    Klement W, Willens R H, Duwez P 1960 Nature 187 869

    [2]

    Wang W H, Dong C, Shek C H 2004 Mater. Sci. Eng. R 44 45

    [3]
    [4]
    [5]

    Inoue A, Takeuchi A 2011 Acta Mater. 59 2243

    [6]
    [7]

    Dai L H, Jiang M Q 2007 Adv. Mech. 37 346 (in Chinese) [戴兰宏, 蒋敏强 2007 力学进展 37 346]

    [8]
    [9]

    Anderson P W 1995 Science 267 1615

    [10]

    Wendt H R, Abraham F F 1978 Phys. Rev. Lett. 41 1244

    [11]
    [12]

    Li D H, Moore, R A, Wang S 1988 J. Chem. Phys. 88 2700

    [13]
    [14]
    [15]

    Qi Y, hin T, Kimura Y, Goddard III W A 1999 Phys. Rev. B 59 05205

    [16]
    [17]

    Zhang Y N, Wang L, Wang W M 2007 J. Phys.: Condens. Matter 19 196106

    [18]

    Li X P, Han Q Y, Liu H B, Chen K Y, Hu Z Q 1995 Acta Metal. Sin. 31 A356 (in Chinese) [李小平, 韩其勇, 刘洪波, 陈魁英, 胡状麒 1995 金属学报 31 A356]

    [19]
    [20]
    [21]

    Zhou G R, Gao Q M 2007 Acta Phys. Sin. 56 1499 (in Chinese) [周国荣, 高秋明 2007 物理学报 56 1499]

    [22]
    [23]

    Dzugutov M, Simdyankin S I, Zetterling F H M 2002 Phys. Rev. Lett. 89 195701

    [24]
    [25]

    Liang Y C, Liu R S, Liu R S, Zhou L L, Tian Z A, Liu Q H 2010 Acta Phys. Sin. 59 7930 (in Chinese) [梁永超, 刘让苏, 朱轩民, 周丽丽, 田泽安, 刘全慧 2010 物理学报 59 7930]

    [26]
    [27]

    Sun Y L, Shen J, Valladares A A 2009 J. Non-Cryst. Solids 106 073520

    [28]
    [29]

    Gtze W, Sjgren L 1992 Rep. Prog. Phys. 55 241

    [30]

    Suck J B, Rudin H, Gntherodt H J, Beck H 1981 J. Phys. C: Solid State Phys. 14 2305

    [31]
    [32]

    Hafner J 1983 Phys. Rev. B 27 678

    [33]
    [34]
    [35]

    Chen K Y, Li Q C 1993 Acta Phys. Sin. 42 1491 (in Chinese) [陈魁英, 李庆春 1993 物理学报 42 1491]

    [36]

    Qi D W, Wang S 1991 Phys. Rev. B 44 884

    [37]
    [38]

    Hou Z Y, Liu L X, Liu R S, Tian Z A, Wang J G 2010 J. Appl. Phys. 107 083511

    [39]
    [40]
    [41]

    Hou Z Y, Liu R S, Liu H R, Tian Z A, Wang X, Zhou Q Y, Chen Z H 2007 J. Chem. Phys. 127 174503

    [42]

    Hou Z Y, Liu L X, Liu R S 2009 Acta Phys. Sin. 58 4817 (in Chinese) [侯兆阳, 刘丽霞, 刘让苏 2009 物理学报 58 4817]

    [43]
    [44]
    [45]

    Wang S, Lai S K 1980 J. Phys. F 10 2717

    [46]
    [47]

    Li D H, Li X R, Wang S 1986 J. Phys. F 16 309

    [48]
    [49]

    Jin Z H, Lu K, Gong Y D, Hu Z Q 1997 J. Chem. Phys. 106 8830

    [50]

    Hoover W G, Ladd A J C and Moran B 1982 Phys. Rev. Lett. 48 1818

    [51]
    [52]
    [53]

    Evans D J 1983 J. Chem. Phys. 78 3297

    [54]
    [55]

    Nassif E, Lamparter P, Steev S 1983 Z. Naturfors. Sect. A 38 1206

    [56]
    [57]

    Vollmayr K, Kob W, Binder K 1996 Phys. Rev. B 54 15808

    [58]
    [59]

    Honeycut J D, Andersen H C 1987 J. Phys. Chem. 91 4950

    [60]
    [61]

    Vogel H 1921 Phys. Z 22 645

    [62]
    [63]

    Fulcher G S 1925 J. Am. Ceram. Soc. 8 339

    [64]
    [65]

    Tammann G, Hesse G 1926 Z. Anorg. Allg. Chem. 156 245

    [66]

    Faupel F, Frank W, Macht M P, Mehrer H, Naundorf V, Rtzke K, Schober H R, Sharma S K, Teichler H 2003 Rev. Mod. Phys. 75 237

    [67]
    [68]

    Kob W 1999 J. Phys.: Condens. Matter 11 R85

    [69]
    [70]

    Han X J, Teichler H 2007 Phys. Rev. E 75 061501

    [71]
    [72]
    [73]

    Odagaki T 1995 Phys. Rev. Lett. 75 3701

    [74]

    Hiwatari Y, Miyagawa H, Odagaki T 1991 Solid State Ionics 47 179

    [75]
  • [1]

    Klement W, Willens R H, Duwez P 1960 Nature 187 869

    [2]

    Wang W H, Dong C, Shek C H 2004 Mater. Sci. Eng. R 44 45

    [3]
    [4]
    [5]

    Inoue A, Takeuchi A 2011 Acta Mater. 59 2243

    [6]
    [7]

    Dai L H, Jiang M Q 2007 Adv. Mech. 37 346 (in Chinese) [戴兰宏, 蒋敏强 2007 力学进展 37 346]

    [8]
    [9]

    Anderson P W 1995 Science 267 1615

    [10]

    Wendt H R, Abraham F F 1978 Phys. Rev. Lett. 41 1244

    [11]
    [12]

    Li D H, Moore, R A, Wang S 1988 J. Chem. Phys. 88 2700

    [13]
    [14]
    [15]

    Qi Y, hin T, Kimura Y, Goddard III W A 1999 Phys. Rev. B 59 05205

    [16]
    [17]

    Zhang Y N, Wang L, Wang W M 2007 J. Phys.: Condens. Matter 19 196106

    [18]

    Li X P, Han Q Y, Liu H B, Chen K Y, Hu Z Q 1995 Acta Metal. Sin. 31 A356 (in Chinese) [李小平, 韩其勇, 刘洪波, 陈魁英, 胡状麒 1995 金属学报 31 A356]

    [19]
    [20]
    [21]

    Zhou G R, Gao Q M 2007 Acta Phys. Sin. 56 1499 (in Chinese) [周国荣, 高秋明 2007 物理学报 56 1499]

    [22]
    [23]

    Dzugutov M, Simdyankin S I, Zetterling F H M 2002 Phys. Rev. Lett. 89 195701

    [24]
    [25]

    Liang Y C, Liu R S, Liu R S, Zhou L L, Tian Z A, Liu Q H 2010 Acta Phys. Sin. 59 7930 (in Chinese) [梁永超, 刘让苏, 朱轩民, 周丽丽, 田泽安, 刘全慧 2010 物理学报 59 7930]

    [26]
    [27]

    Sun Y L, Shen J, Valladares A A 2009 J. Non-Cryst. Solids 106 073520

    [28]
    [29]

    Gtze W, Sjgren L 1992 Rep. Prog. Phys. 55 241

    [30]

    Suck J B, Rudin H, Gntherodt H J, Beck H 1981 J. Phys. C: Solid State Phys. 14 2305

    [31]
    [32]

    Hafner J 1983 Phys. Rev. B 27 678

    [33]
    [34]
    [35]

    Chen K Y, Li Q C 1993 Acta Phys. Sin. 42 1491 (in Chinese) [陈魁英, 李庆春 1993 物理学报 42 1491]

    [36]

    Qi D W, Wang S 1991 Phys. Rev. B 44 884

    [37]
    [38]

    Hou Z Y, Liu L X, Liu R S, Tian Z A, Wang J G 2010 J. Appl. Phys. 107 083511

    [39]
    [40]
    [41]

    Hou Z Y, Liu R S, Liu H R, Tian Z A, Wang X, Zhou Q Y, Chen Z H 2007 J. Chem. Phys. 127 174503

    [42]

    Hou Z Y, Liu L X, Liu R S 2009 Acta Phys. Sin. 58 4817 (in Chinese) [侯兆阳, 刘丽霞, 刘让苏 2009 物理学报 58 4817]

    [43]
    [44]
    [45]

    Wang S, Lai S K 1980 J. Phys. F 10 2717

    [46]
    [47]

    Li D H, Li X R, Wang S 1986 J. Phys. F 16 309

    [48]
    [49]

    Jin Z H, Lu K, Gong Y D, Hu Z Q 1997 J. Chem. Phys. 106 8830

    [50]

    Hoover W G, Ladd A J C and Moran B 1982 Phys. Rev. Lett. 48 1818

    [51]
    [52]
    [53]

    Evans D J 1983 J. Chem. Phys. 78 3297

    [54]
    [55]

    Nassif E, Lamparter P, Steev S 1983 Z. Naturfors. Sect. A 38 1206

    [56]
    [57]

    Vollmayr K, Kob W, Binder K 1996 Phys. Rev. B 54 15808

    [58]
    [59]

    Honeycut J D, Andersen H C 1987 J. Phys. Chem. 91 4950

    [60]
    [61]

    Vogel H 1921 Phys. Z 22 645

    [62]
    [63]

    Fulcher G S 1925 J. Am. Ceram. Soc. 8 339

    [64]
    [65]

    Tammann G, Hesse G 1926 Z. Anorg. Allg. Chem. 156 245

    [66]

    Faupel F, Frank W, Macht M P, Mehrer H, Naundorf V, Rtzke K, Schober H R, Sharma S K, Teichler H 2003 Rev. Mod. Phys. 75 237

    [67]
    [68]

    Kob W 1999 J. Phys.: Condens. Matter 11 R85

    [69]
    [70]

    Han X J, Teichler H 2007 Phys. Rev. E 75 061501

    [71]
    [72]
    [73]

    Odagaki T 1995 Phys. Rev. Lett. 75 3701

    [74]

    Hiwatari Y, Miyagawa H, Odagaki T 1991 Solid State Ionics 47 179

    [75]
  • [1] 梁晋洁, 高宁, 李玉红. 表面效应对铁\begin{document}${\left\langle 100 \right\rangle} $\end{document}间隙型位错环的影响. 物理学报, 2020, 69(3): 036101. doi: 10.7498/aps.69.20191379
    [2] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191591
    [3] 郭慧, 王雅君, 王林雪, 张晓斐. 玻色-爱因斯坦凝聚中的环状暗孤子动力学. 物理学报, 2020, 69(1): 010302. doi: 10.7498/aps.69.20191424
    [4] 胡渝曜, 梁东, 王晶, 刘军. 基于电动可调焦透镜的大范围快速光片显微成像. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191908
    [5] 张梦, 姚若河, 刘玉荣. 纳米尺度金属-氧化物半导体场效应晶体管沟道热噪声模型. 物理学报, 2020, 69(5): 057101. doi: 10.7498/aps.69.20191512
    [6] 王琳, 魏来, 王正汹. 垂直磁重联平面的驱动流对磁岛链影响的模拟. 物理学报, 2020, 69(5): 059401. doi: 10.7498/aps.69.20191612
    [7] 蒋涛, 任金莲, 蒋戎戎, 陆伟刚. 基于局部加密纯无网格法非线性Cahn-Hilliard方程的模拟. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191829
    [8] 周峰, 蔡宇, 邹德峰, 胡丁桐, 张亚静, 宋有建, 胡明列. 钛宝石飞秒激光器中孤子分子的内部动态探测. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191989
    [9] 周旭聪, 石尚, 李飞, 孟庆田, 王兵兵. 利用双色激光场下域上电离谱鉴别H32+ 两种不同分子构型. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200013
    [10] 罗菊, 韩敬华. 激光等离子体去除微纳颗粒的热力学研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191933
    [11] 任县利, 张伟伟, 伍晓勇, 吴璐, 王月霞. 高熵合金短程有序现象的预测及其对结构的电子、磁性、力学性质的影响. 物理学报, 2020, 69(4): 046102. doi: 10.7498/aps.69.20191671
    [12] 廖天军, 吕贻祥. 热光伏能量转换器件的热力学极限与优化性能预测. 物理学报, 2020, 69(5): 057202. doi: 10.7498/aps.69.20191835
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-13
  • 修回日期:  2011-11-12
  • 刊出日期:  2012-07-05

Ca70Mg30金属玻璃形成过程热力学、 动力学和结构特性转变机理的模拟研究

  • 1. 长安大学应用物理系, 西安 710064;
  • 2. 湖南大学物理与微电子科学学院, 长沙 410082
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51101022) 和中央高校基本科研业务费(批准号: CHD2010JC083, CHD2012JC096) 资助的课题.

摘要: 采用分子动力学方法对Ca70Mg30合金快速凝固玻璃形成过程进行了计算机模拟, 深入分析了液-固玻璃转变过程热力学、 动力学和结构特性的转变机理, 对不同方法所确立的玻璃转变温度之间的关系进行了探讨. 结果表明: 本模拟计算所获得的Ca70Mg30金属玻璃的结构因子和玻璃转变温度均与实验结果符合, 而且二十面体局域结构对Ca70Mg30金属玻璃的形成起决定性作用. 由于周围原子形成的瞬时笼子效应, 过冷液体动力学特性逐渐偏离Arrhenius规律而满足模态耦合理论的幂指数规律. 动力学玻璃转变温度接近于微观结构玻璃转变温度, 但高于热力学玻璃转变温度; 而且它们与理想动力学玻璃转变温度之间满足Odagaki关系.

English Abstract

参考文献 (75)

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