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[转载]金属玻璃(Metallic Glass)
sunapple 2011-6-30 20:03
金属玻璃( Metallic Glass )是现代材料科学领域中的“新贵”。1960年,美国加州理工学院的 Pol Duwez 教授第一次在实验室制备出这种新型材料,研究结果发表在当年9月3日出版的Science杂志上。除了Pol Duwez教授及其合作者外, David Turnbull 也是值得一提的金属玻璃国际研究先驱,因为他在1948年就提出,金属可以在其结晶温度以下呈现相当程度的过冷(undercooled)。 经过50多年的研究,如今金属玻璃已有广泛的用途,包括运动器材、包覆材料、变压材料等等。 它比普通金属强度更高,可以说是目前世界上强度最高的金属材料;具有耐腐蚀、耐磨的优良性能,还有很高的弹性极限。金属玻璃制成的手机外壳可以恒久光亮如新,制作的高尔夫球杆能把球送到更远的地方,它还可以用于制造一些造型精巧的微小器件。 金属玻璃——由金属元素构成,但内部的原子又像玻璃一样无序排列。 金属玻璃内部杂乱无章的原子阵列阻碍了科学家对于材料性能认识和研发新型材料。1995年,凝聚态物理奠基人、诺贝尔奖获得者P.W. Anderson就曾在《Science》杂志上说:“有关对无序玻璃态认识的问题是目前凝聚态物理最重要也是最困难的问题之一。” 最近,这一难题终于被科学家破解。浙江大学材料科学与工程学系新结构材料国际研究中心的蒋建中教授领衔的课题组发现:在高压状态下,看似无序的金属玻璃呈现出有序结构。研究论文《 Long-range topological order in metallic glass 》发表在今年6月17日出版的Science杂志上,第一作者是浙大材料系新结构材料国际研究中心曾桥石博士后。 传统观念认为,金属玻璃的微观原子结构不存在长程有序,实验上从未有过相关报道。浙大这一课题组采用天然材料中最硬的金刚石,在实验室里对头发丝大小的一块金属玻璃样品进行“挤压”,因为受力面积小,压强可以达到25万个大气压,然后在电子显微镜下观察其原子排列。他们惊喜地发现,在一定条件下,长程拓扑序的确存在。 浙大的这个课题组之前还成功地合成出世界上尺寸最大的稀土基大块金属玻璃材料。这次他们又第一次揭示了金属玻璃中可以存在长程拓扑有序,改变了人们对玻璃结构的传统理解和认识,为玻璃结构的研究提供了一个全新的思路。该研究工作得到了Science杂志审稿人的高度评价。 这项重要的研究工作可以说还颇具一番哲学意味:有序中包含无序,无序中包含有序。 相关报道 : (1) http://www.zju.edu.cn/english/redir.php?catalog_id=279955object_id=2014409
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BMG的研究热度不衰:“BMG-8国际会议”散记
热度 5 jianxu 2011-5-21 12:15
5 月 15-19 日来到香港理工大学,参加了 “ 第八届块体金属玻璃国际会议( BMG-VIII ) ” 。与会的有来自中、美、德、英、日、韩、新加坡等 16 个国家的 240 位专家、学者和学生( 64 位)。会上共有 137 个口头报告和 65 个展板。 (该来的基本上都来了。) 印象深刻的几件事儿立此存照: 剪切带的物理本质、金属玻璃的形变与断裂仍然是研究热点。 ( 有科学问题,认知不断深入。) 来自日本仙台东北大学的 N 博士在他的报告中插播了仙台遭受海啸的视频片断以及一些灾后的图片。向灾后给予他们关注和慰问的国际同行们表示衷心感谢。据说,他们实验室的建筑并没有太严重的损坏,但一些仪器设备因遭受强烈的移动而无法工作,目前正在抢修。 (仙台是 BMG 研究的重镇。) 块体金属玻璃( BMG )的商业化取得新进展。 L 公司用 BMG 为瑞士欧米伽公司制作高档手表外壳,利用 BMG 易于成形、耐磨、表面抛光光亮等 性能上的优点。苹果公司已利用 BMG 制作电子产品外壳。 F 公司已在中国深圳投资建厂,生产由 BMG 制作的电子产品外壳 。( 言 BMG 无用论者闭嘴! ) 《自然 - 材料》的编辑 Heber 博士参加了会议并在会议的宴会上总结了近年来在 《自然 - 材料》上发表的关于金属玻璃的工作,提出了他们认为今后期待解决的科学问题 。 《自然 - 材料》对金属玻璃的情有独钟或许是源于第一篇关于金属玻璃的论文就发表在《自然》上。 (关键在于材料新!) 经专家推荐,共评选出 6 项展板奖(铜 3 、银 2 、金 1 )。获奖者仅限于研究生。最后,来自韩国汉城国立大学的女硕士研究生金小姐将金奖收入囊中(据说是 4000 港币)。据透露,《自然 - 材料》有意在下次的会议上提供这一奖项的奖金并冠名。 (鼓励杰出学生研究 BMG 。) 会议最后总结中,聂教授引用他老板的一句名言:“ 从研究的观点来看,衡量一个会议成功与否并不在于我们已经解决了多少问题,而在于我们产生了多少新的思想与概念 ”。 (精辟!) “第九届 BMG 会议”将在明年 10 或 11 月期间举行,地点待定。 (去是必须地!) 相关链接 纪念金属玻璃发现 50 周年 参加 “BMG-VII” 国际会议感受 “ISMANAM 2010” 花絮 祝贺 “ISMANAM 2009” 举办成功! Workshop Should Work ! 材料科学大师( 1 ): David Turnbull 分享 金属玻璃的宏观塑性与其原子尺度结构之间的关系 会议主会场。 18 日晚宴一角。 18 日的宴会上向 6 位获得展板奖的学生颁奖。 合影留念。
个人分类: 业内科普|11352 次阅读|9 个评论
写专题综述的点滴体会
热度 4 jianxu 2010-12-27 21:02
去年十月初,应《 JOM 》一位客座编辑的邀请,与另外两位国际同行一起,为该刊撰写一篇针对块体金属玻璃断裂韧性问题的专题综述。 《 JOM 》( Journal of Metal 的缩写)( http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/JOMhome.asp )由美国矿物、金属与材料学会(英文缩写为 TMS , http://www.tms.org/TMSHome.aspx )主办,面向金属材料领域的学术研究、大学教育以及工业界等方面的读者。该刊上发表的特邀综述文章,旨在促进某些特定研究方向的繁荣与发展。 能够有机会为这样的期刊撰写一篇专题综述,虽说是一种荣誉,而更多的则是一种挑战。 因为,对于博主来说,正儿八经地用英文为国际期刊写综述这还是头一遭。 对这篇综述稿件的要求是希望能够对新入道的研究者们(如刚刚开题的博士研究生)具有 入门 和 指南 的作用。显然,达到这一要求并非轻松。简单地可以这样说, 专题综述就是针对某一具体的学术问题,写出它的过去、现在和将来 ,或者说是昨天、今天和明天。对于 过去 ,应清晰地介绍出问题的历史沿革、来龙去脉,里程碑水准的工作。 现在 ,主要是近期的数年里所取得的关键性进展。 将来 ,即对于未来有什么展望( Outlook )?还有哪些关键的问题有待于解决?总的感觉是, Outlook 这一部分最为难写 。 差不多花了一个多月的时间,读文献、思考(有时会半夜醒来)、敲键盘、与其他同行 e-mail 讨论等,终于如期定稿、交了差。最大的收获在于通过整理思路,对于断裂韧性这一问题有了更深层次的理解,也为今后的工作奠定了基础。当然,也可以期待此文将会对一些年轻的研究者们有益。 这里,也顺便推荐几篇博主认为在金属玻璃领域非常经典的综述文章: 1 ) H.S. Chen : Glassy Metals. Rep. Prog. Phys. 43 (1980) p. 23. 2 ) W.L. Johnson : Bulk Glass-Forming Metallic Alloys: Science and Technology. Mater. Res. Sos. Bull. (1999) Oct. p. 42. 3) A. Inoue , Stabilization of Metallic Supercooled Liquid and Bulk Amorphous Alloys. Acta Mater . 48 (2000) p. 279. 4) C.A. Schuh, T.C. Hufnagel, U. Ramamurty , Mechanical Behavior of Amorphous Alloys. Acta Mater . 55 (2007) p. 4067. 还是那句老话,把时间用在刀刃上,多读经典文章,少看垃圾文章(浪费时间是小,免疫力不足被误导是大)。当我们能够感受到读经典文章是一种享受时,自身的学术功底一定会得到给力! 。。。。。。 写文献综述是完成博士论文的一个重要环节,如果每一位学生都能够针对自己所研究的问题,经过思考,认认真真地去把文献综述写好。相信一定会大有收获,使自己的实力大增。比较令人遗憾的是,有一部分学生,根本不去动脑筋,所写的综述只不过是在师兄(姐)的博士论文绪论上炒炒冷饭。到头来,自己的能力自然不会有什么长进。追求表面结果,而不是过程,最终玩弄的只能是自己。 人生不过是一种经历,一分耕耘,一分收获,仅此而已。 相关链接: J. Xu, U. Ramamurty, E. Ma : The Fracture Toughness of Bulk Metallic Glasses ( http://www.synl.ac.cn/org/non/zu1/publications/39.pdf ) 纪念金属玻璃发现 50 周年 金属玻璃的宏观塑性与其原子尺度结构之间的关系 把参考文献研究到位是 必须地 (图片来自网络)
个人分类: 科研感悟|15069 次阅读|24 个评论
祝贺两位朋友当选美国物理学会会士!
jianxu 2010-12-4 13:46
今晨在科学网上看到一则新闻: 25 位华人科学家新当选美国物理学会会士( http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/12/241038.shtm ) 。 出于好奇,想看一下都有哪些牛人?有没有咱认识或者听说过的牛人。结果很是惊喜。居然有两位非常熟悉的朋友金榜题名。 9. 马恩 (男,美国约翰斯霍普金斯大学教授) Ma, En Johns Hopkins University Citation: For pathbreaking research and outstanding publications on metastable, amorphous, and nanocrystalline metals and alloys, and international outreach in the metallic materials field. Nominated by: Materials Physics (DMP) 。 20. 王循礼 (男,美国橡树岭国家实验室高级科学家) Wang, Xun-Li Oak Ridge National Laboratory Citation: For sustained contribution in neutron diffraction studies of structure, phase transformations, and mechanical behavior in materials and engineering systems and leadership in the design and construction of a versatile engineering diffractometer at the Spallation Neutron Source. Nominated by: Industrial and Applied Physics (FIAP) 。 首先,向两位获此殊荣的朋友表示最衷心的祝贺! 附加一点感想 : 西方国家的学术荣誉都是在获得者本人不知情的情况下由业内资深的科学家们提名获得的。获殊荣者本人并不知道哪些人是提名人。对于他们来说,标志着以往的学术成就和贡献得到了业内的高度认可。对他们提名的资深科学家们也远非出自于个人(或者集团)的利益。 换句话说,学术上的殊荣决非是经过个人申请(填表、提供一大堆的佐证材料),再经评审、答辩之类的途径获得的! 两种方式的区别从根本决定了荣誉的含金量、价值与意义! 2010 年 7 月 7 日 ,马恩博士在瑞士联邦理工学院( ETH )举行的 第 17 届亚稳态、非晶态、纳米结构材料国际会议 上做大会报告。 2008 年 9 月 9 日 ,王循理博士访问博主的研究组,作了题为 Competing Order Parameters and Crystallization Pathways in Metallic Glasses 的报告。 相关链接 ISMANAM 2010 花絮 参加 BMG-VII 国际会议感受 祝贺 ISMANAM 2009 举办成功!
个人分类: 海外见闻|9814 次阅读|5 个评论
纪念金属玻璃发现50周年
热度 4 jianxu 2010-11-18 00:41
( 用迟来的笔墨,讲述一个给我们永恒启迪的故事 ) 1960 年 9 月 3 日 出版的《 Nature 》上,在 869 页刊登了一篇很短的文章,题为 Non-crystalline Structure in Solidified Gold-Silicon Alloys 。文章在版面上仅占据了一个竖栏多一点,含有一个图,字数上等效于半页纸。 就是这篇文章,报道了人类首次发现了一种新的凝聚态物质金属玻璃。 其工作的深远意义远非是当事人们所能够想象、预见的。 Pol Duwez (当时美国加州理工学院的教授), 1907/12/11 出生于比利时, 1984/12/31 辞世 。 那个年代,他怎么能够想象出金属玻璃会被用来作为当今最时尚的 iPhone 4 的外壳? ( http://www.technewsdaily.com/metal-iphone-4-case-looks-tough-while-it-protects-1017/ ) 1959 年 6 月, Duwez 启动了一个研究项目,研究能否在 Cu 和 Ag 的二元合金中获得固溶体?这个问题来自于共晶型的 Cu-Ag二元合金 相图,它有悖于广为接受的 Hume-Rothery 规则(合金形成固溶体的经验规则)。鉴于均匀的液相在冷却过程中分离成富 Cu 和富 Ag 的两相是一种速率过程, Duwez 认为如果能够将熔体非常快速地冷却, Cu 和 Ag 原子没有足够的时间形成团簇,便会被迫形成一种非平衡的固溶体。为此,他们建立了一套简单的装置(称为 gun technique ),将合金熔体用铜基板锤砚成厚度大约在 10 微米左右的薄片,并对快速冷却获得的薄片进行物相鉴定。 接下来,让 Duwez 更感兴趣的是,对于这样的合金体系,由于不同的晶体结构和极其不同的化合价,两个组元在任何情况下都不会形成固溶体, 如果将这样的合金熔体快速冷却,将会发生什么样的事情? 对 Ag-Ge 合金的研究发现, Ge 在 Ag 中的固溶度的确可以通过快淬从 9.6 at.% 增加到 13.5 at.% 。一个意外的结果是, 23 at.% Ge 合金快淬后形成了一个平衡态根本不存在的密排六方相。随后他们又发现了有 100 多种类似的相。 Au-Si 二元系的性质类似于 Ag-Ge ,于是他们预计这个体系也会形成密排六方相。然而, 快淬 Au 75 Si 25 合金的 X- 射线衍射结果显示没有晶体相的存在 。这样的合金难道真的是非晶态( amorphous )吗?还是我们对可能存有疑问的结果过分地热情和兴奋了? Duwez 本人并不完全相信他们的 X- 射线衍射结果已经充分地证实了非晶态固体的形成。 他打算延迟结果的发表,直到获得进一步的充分证据。但他的两个博士研究生 William Klement 和 Ron Willens 初生牛犊不怕虎 ,更有胆识 。他们不同意 Duwez 的意见,急于将结果发表。最后, Duwez 同意了他两个学生的意见,条件是他仅作为第三作者署名。 Duwez 以为,这样他可以低调一些,不太张扬,以防万一将来有可能出现的、来自非晶态固体领域专家们的负面反应。论文的标题也写得含糊婉转些,写成 Non-crystalline Structure in Solidified Gold-Silicon Alloys ,避免使用 amorphous 这个词。稿件投送到 《 Nature 》之后,没有受到评审人的苛刻评论,便顺利地接受发表了。 事实上,即便是在后来的几年里, Duwez 本人对这一发现仍然持怀疑态度,不够自信。在他看来,任何一个熟悉固体 X- 射线衍射的人都不会接受用这样的衍射花样来作为一个合金非晶态性质的证据。它至少可能是由一种非晶相与一种或者几种微晶相组成的混合物。的确,论文中所述的非晶态合金薄片在结构上很不稳定,在德拜相机中曝光的 3 小时之内,很可能就已经发生了晶化。薄片在室温存放 24 小时,就完全转变为一种非平衡的晶体相。 在这篇文章发表之后的 8-9 年,哈佛大学的 Turnbull 研究组发表了两篇十分重要的文章,报道了对液体快淬的 Au-Ge-Si 和 Pd-Si 非晶态合金的比热测量结果, 首次观察到了玻璃转变温度的存在。 玻璃转变温度的存在提供了一个令人信服的佐证:液体快淬的 非晶态合金的确是玻璃态 。至此,金属玻璃的名字(术语)方被完全承认,名副其实。 。。。。。。 这段经典故事给博主的启示: 1) 重大的科学发现经常会出自于科学家好奇心驱动的自由探索过程中,而非是什么研究项目所能计划的。 2) 并非所有重要科学发现的意义和价值都能够在短期内被人们所认识和领悟。 绝大多数人很可能都是短视的,因此应该做的只能是更加包容些,不要急于否定他人,随着时间的流逝,让事实来说话。 革命导师列宁好像说过这样一句话,刚出生的婴儿有什么用? 3) 科学的成就与突破依赖于对科学的传承(人脉)。 在 Duwez 之后,他的学生 William L. Johnson ( 70 年代读博士期间跟随 Duwez 研究金属玻璃的超导现象)在加州理工学院持续开展金属玻璃的研究,终于在 1993 年(发现金属玻璃33年之后)取得了重要的革命性进展,在 Zr-Ti-Cu-Ni-Be 合金中发现了可形成大尺寸块体材料的金属玻璃。( http://www.its.caltech.edu/~vitreloy/index.htm )现今 iPhone 4 外壳用的合金,就是 Johnson 等人发展的锆合金。 相关链接 材料科学大师( 1 ): David Turnbull 材料科学大师( 3 ): William Hume-Rothery 勿将口语化的术语用于规范的学术表述 金属玻璃的宏观塑性与其原子尺度结构之间的关系
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非晶合金塑性流动压力敏感性与剪胀之间的固有关联
mqjiang 2010-9-8 21:32
众所周知,晶态合金的塑性流动机制通常是位错运动。但是,非晶态合金中是不存在位错的,其塑性流动是通过原子团簇的非弹性剪切运动(通常称为剪切转变区)介导的,见下图。由于原子的长程无序性,这种原子团簇的剪切运动中往往包含体胀变形,即所谓的(原子团簇尺度)剪胀效应。宏观上,导致塑性流动具有压力或者正应力敏感性。但是这种剪胀效应和压力敏感性之间的定量关系,目前还不清楚。 最近,我们通过在剪切带转变区运动中考虑剪胀效应,并基于Johnson和Samwer提出的协同剪切模型(CSM) ,理论推导了塑性流动压力敏感系数与剪胀因子的之间的定量关系,并且得到了一个包含压力敏感效应的塑性屈服准则。相关结果发表在Scripta Mater 63(2010) 945-948 全文下载: Scripta Mater-2010-L Sun
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“ISMANAM 2010”花絮
jianxu 2010-7-12 01:52
7 月 4-9 日,第 17 届亚稳态、非晶态、纳米结构材料国际会议(简称 ISMANAM 2010 )在瑞士苏黎世的 瑞士联邦理工学院 ( ETH )召开。 会议地点: ETH 主楼。 位于 ETH 主楼大厅的注册地。 7 月 5 日 8 : 30 ,会议以演奏一种传统的瑞士乐器(长号)作为开幕序曲。 会议的分会场之一(上课的教室)。 7 月 7 日 ,会议晚宴上颁发资深科学家奖。获奖者为美国华盛顿大学的 Ken Kelton 教授,以表彰他在液态金属形核与生长方面的贡献。 7 月 7 日 ,会议晚宴期间正值足球世界杯半决赛(德国对西班牙)。与会者也不乏球迷,在旁侧的房间里观看电视。赛后与几位德国教授闲聊,他们似乎对比赛的结果很认同。 由 ETH 主楼的露台上一览晚霞辉映下的苏黎世城。 ETH 主楼。 相关联接 祝贺 ISMANAM 2009 举办成功! ( 2010年7月9日 于苏黎世至日内瓦的列车上)
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[转载]纳米尺度下的金属玻璃显现超级力学性能
byfan 2010-4-18 22:57
纳米尺度下的金属玻璃显现超级力学性能 时间: 2010-02-11 08:28 来源: 科技日报 材料科学家开发出一种名为玻璃金属合金的奇异材料,其无定形且缺乏传统金属的晶体结构,其较轻的质量是将其纳入新型设备的一大优势,而其强度又可与陶瓷媲美。      本报讯美国研究人员开发出一种新方法,只需简单地减小尺寸,即可使一些脆性材料的韧性变得更为强劲。此项科研成果刊登在2月7日《自然材料学》杂志的网络版上。   加州理工学院材料科学与力学系博士后研究员张东婵(音译)及副教授茱莉亚格里尔主持的该项研究,最终或将导致研发出超强度轻型耐损伤新材料。这些新材料将可用于轻型航天器的结构应用,以延长其在极端条件下的工作寿命,或可用于海军舰船以抗击腐蚀和磨损。   结构材料一直不得不依赖于其加工条件,从而成为其特性的奴隶。譬如,陶瓷具有很大的强度,是结构性应用的理想材料。但其又重又脆,容易在应用中产生问题,也不适于支撑重物。   另一方面,金属和合金则具有延展性,其虽不易碎,但又缺乏陶瓷的强度。因此,材料科学家开发出一种名为玻璃金属合金的奇异材料,其无定形且缺乏传统金属的晶体结构。这些材料也被称为金属玻璃,是由锆、钛、铜和镍等金属元素随机组织形成的。其较轻的质量是将其纳入新型设备的一大优势,而其强度又可与陶瓷媲美。不过,其随机结构又使金属玻璃变得很脆,无法承受拉伸载荷。   而张东婵等开发出的新技术可克服以上障碍,方法就是将金属玻璃制作得非常之小。他们设计的工艺流程可制作出直径仅为100纳米的富锆金属玻璃柱。在此尺寸上,金属玻璃变得不再只是强劲,而且还更为坚韧,这意味着在不断裂的情况下就能对其做一定的拉伸。强度加韧性代表了其在结构应用中的一种完美组合。   将纳米柱合成纳米阵列也许就能形成较大分层结构的基本模块,同时又有较小物体的强度和韧性,但到目前为止,这种新材料尚未得到直接应用。不过,该项工作已令人信服地证明了尺寸可被成功地用作设计参数。   研究人员表示,材料科学的研究正在进入一个新纪元。结构性材料的创建,不仅可通过利用像陶瓷和金属这样的整体结构,也可经由将架构特性引入其中来获得。研究人员正在利用纳米尺寸的微细金属玻璃盘及具有超细纹理的延性金属来制造砖-水泥架构,从而制造出具有更大强度和韧性的工程复合材料。   (冯卫东)
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参加“BMG-VII”国际会议感受
jianxu 2009-11-6 00:56
11 月 1-5 日“第七届块体金属玻璃国际会议( BMG-7 )”在韩国海港城市釜山的乐园饭店举行。参加会议的大约有 150 多人,分别来自美、日、德、中、瑞士、印度、韩等 14 个国家。会议就近期金属玻璃研究的进展进行了交流和讨论。共有 8 个 Keynote 报告、 28 个邀请报告和 53 个口头报告以及 50 多个 Poster 。最后,来自日本、中国台湾和韩国的 3 个学生摘得了最佳 Poster 奖。 会议显示,在整个 community 的共同努力下,对 BMG 这类新材料的理解和认识不断深入,许多科学问题逐渐被澄清,也不断观察到一些新的现象,提出新的问题,推动着材料性能的改进和迈向未来的应用。至少在以下几个方面给人留下深刻印象。 1) “自由体积”模型不宜滥用 。一位资深人士强调,目前对“自由体积”这一概念的理解忽视了原始模型的基本适用条件,在许多情况下被误解和滥用来解释一些实验现象。另外,新近的研究还认为,在载荷作用下施加于金属玻璃上的应力等效于玻璃转变温度的下降。 2) BMG 形变过程中的“冷剪切” 。新近的研究显示,在一些 BMG 压缩断裂后的试样表面,可观察到“冷剪切”形成的断面,没有经历粘滞流变的迹象,说明没有明显的温度升高。“冷剪切”断面的大小随着试样尺寸的增大而减小。剪切形变过程中剪切带的萌生、扩展与热释放、温度升高之间的关系似乎一直存有争议,彼此间的因果关系好像是“鸡与蛋”的关系,不知是谁前?谁后? 3) BMG 压缩试验“载荷 - 位移”(应力 - 应变)曲线锯齿现象的本源。 这一现象最早在上个世纪 70 年代就曾经观察到。后来有研究认为,每一次载荷的下降对应于新的剪切带的形成。但新近的研究发现,锯齿波的产生是由于形变初始阶段,主剪切带在失稳之前,交替“滑动 - 停滞”(加速 - 减速)的结果,而并非直接对应剪切带的形成。在含有第二相的复合材料中,多重剪切带的形成是否还可观察到锯齿波,目前还存有争议。 4) BMG 应用的探索 。这方面的可喜进展包括:利用 BMG 合金在过冷液态稳定的特点,进行精密加工以及复杂几何形状的成形;在 MEMS/NENS (微 / 纳电机械系统)器件方面的应用;金属玻璃复合多层薄膜作为高密度记录材料的应用以及 BMG 作为生物医用材料的应用等。 BMG-8 计划于 2011 年上半年举行,地点待定。 ( 2009 年 11 月 5 日 于韩国仁川机场)
个人分类: 业内科普|12614 次阅读|6 个评论
祝贺“ISMANAM 2009” 举办成功!
jianxu 2009-7-20 15:30
第 16 届亚稳态、非晶态和纳米结构材料国际会议 ( The 16th International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials ,简称 ISMANAM 2009 )于 7 月 5-9 日在北航国际会议中心召开。本领域的国内外专家、学者、学生共有 400 多人欢聚一堂,交流最新的研究进展,很是热闹,相当成功。在中国举办这样的高水平国际会议,对于中国学者和研究生们开阔视野,提高研究工作水平和国际交流能力是非常有意义的。会议规模之大,加上北京的桑拿天,真真让北航的组织者们很是辛苦,个人在此谨表谢意。 ISMANAM 这个系列会议创办于 1994 年,首次在法国的 Grenoble 举行。此后每年举办一次,先后在加拿大魁北克( 95 )、意大利罗马( 96 )、西班牙 Sitges ( 97 )、澳大利亚 Wollongong ( 98 )、德国德累斯顿( 99 )、英国牛津( 2000 )、美国密西根 Ann Arbor ( 01 )、韩国首尔( 02 )、巴西 Foz do Iguacu ( 03 )、日本仙台( 04 )、法国巴黎( 05 )、波兰华沙( 06 )、希腊 Corfu 岛( 07 )、阿根廷 布宜诺斯艾利斯 ( 08 )召开。圈子( community )里有人把这个会议比作是(排球界的)世界锦标赛,而把另一个每间隔三年举办一次的国际急冷与亚稳材料( RQ )会议比作是(足球界的)世界杯。(注:首届国际急冷与亚稳材料会议于 1970 年在南斯拉夫的 Brela 举行,参加过第一届 RQ 的学者现在只剩下一位德国科学家还健在。) 笔者此前曾经 6 次参加过 ISMANAM 系列会议( 1999 、 2001 、 2003 、 2004 、 2005 、 2007 )。经历了这一会议近十年的变化。从会议交流的内容上来看,初期主要是机械合金化形成亚稳态材料(包括纳米结构、非晶态、不互溶体系形成的过饱和固溶体等)。九十年代末起,许多学者转向研究块体金属玻璃( BMG )。本次会议上, BMG 的研究仍然占据了主流。其原因在于金属玻璃的确有许多尚未澄清的科学问题值得大家进一步探索,诸如原子尺度的结构、形变与断裂机制(剪切转变区、剪切带、尺寸效应等)、玻璃转变、合金的玻璃形成能力与液体之间的关系、其它物理与化学性能、材料的加工性能、作为新材料的应用等。 从发现金属玻璃至今,已经有 50 年的历史。业内大规模地开展 BMG 的研究也已经十多年过去了。或许松土已经挖得差不多了,逐渐剩下了一些难啃的硬骨头,就看谁能领衔再次取得突破了。或许现在处于突破前的某一积累阶段(革命的前夜)。机会总是与挑战并存。可喜的是,从本次会议上看,圈子里的同行们仍然不断在许多方面取得新的进展,推动人类对金属玻璃的理解与认识。有位学者形容目前对金属玻璃剪切带研究的情况,相当于当年对晶体材料中位错的研究,终究会弄得比较明白(清楚)。位错一旦被搞清楚了,自然可以打开一片新天地,完全理解了金属的形变机制,也提供了对材料强化机制的认识。这便是基础研究的魅力所在,即一旦真正从根儿上弄懂、澄清了客观规律,便可以使许多问题迎刃而解。当然,基础研究的突破也必然依赖于长期坚持不懈的积累,特别是知识的传承,有时候可能需要几代人的努力。急功近利者只能是昙花一现,不会对真正地对科学发展有所贡献。 很 enjoy 本次会议,特别是会议期间大家的热烈讨论。 下一次会议将于2010年7月在瑞士苏黎世( Zurich ) 举行。
个人分类: 业内科普|9742 次阅读|2 个评论
Workshop Should Work!
jianxu 2009-6-23 22:38
workshop 通常是针对某一比较具体的学术问题、由小范围(以组织者特邀为主)专家参加的一类小型学术研讨会。其特点是安排的口头报告数量较少,但报告与报告后讨论的时间相对较长些(一般为 30+10 分钟)。会议的日程宽松,力求讨论充分。因此 workshop 的学术交流效果要比普通的学术会议好得多,更有利于萌生新的学术思想或者澄清一些有争议的学术问题。 6 月 16-19 日,在西班牙地中海之滨的巴塞罗那郊区,由西班牙某大学组织了一个关于金属玻璃结构与力学性能的国际 workshop 。会议的口头报告有 30 个,另有 20 个左右的 poster 。参加会议的人员在 80 左右(许多是组织单位旁听的研究生)。 会议的报告都十分精彩,大家的讨论既轻松又热烈,从会场延续到咖啡间歇,乃至餐桌。会议的第一天,由来自德国的大牌(大牛) S 教授担任主席,为了鼓励大家积极地参与讨论,他说 Workshop should work. 这句话画龙点睛地概括出了 workshop 的特点与使命。 本领域的日本大牛J教授,会议开始的前一天午夜才赶到,第二天作完报告后的下午便匆匆离去。其实他真的很忙,能够光临会议,已经是很给组织者和与会者面子了。大家自然对他的报告十分期待,我们也的确可以看到他领导的团队在金属玻璃新合金的发现以及应用方面所取得的新进展。尽管J教授已经担任行政要职,但仍然坚持参加学术交流,认真听取他人的报告,每每也都有新的结果展示,令人钦佩。 英国的G教授也是本领域的大牛之一,有学问,通今博古,知识渊博,是十足的学院派学者和英国绅士。受人尊敬,如果说他是我们这个圈子里的精神领袖,应该是不会有什么争议的。(不过这样的人在中国很可能早就活不下去了,因为一年里可能出不了几篇文章,也没有太多的经费。) 美国的C教授年轻有为,后生可畏。关于剪切转变区的报告十分精彩,对工作的目的讲述得非常透彻,接近完美,让你无可挑剔。所选择的研究问题很是关键,很大气,身手不凡。典型的美国人,善于言表,自信,外加一点夸张和幽默。(老美总是这样认为,做研究的不需要很多人,有少数聪明者就够了。) 意大利的B教授,典型的欧洲风格,好像没有什么太大的工作压力,多年专注于某些比较基本的问题(主要是热力学),常年坚持着做,虽没有太大的突破,但对基本概念和基本理论十分清楚,不像是我们有些人靠垃圾论文凑数,十篇论文不如人家一篇。 德国的R教授(可能是退休后又返聘出山),喜欢提问题,自曰自己的问题可能很傻(在中国一定会被认为是有病)。实际上老头的物理功底很好。反复强调要关注金属玻璃结构的动态变化。 在学生的报告当中,有一位来自美国的印度女学生给人印象深刻,报告 PPT 上的图片和文字大小适中,很好地服务于听众。对自己拟解决的问题也阐述得很到位。能够在短时间内理解导师交给的题目,对于许多人来说,并不见得是一件很容易的事情。 总之,参加本次 workshop 受益非浅,不虚此行。很遗憾,这样的 workshop 在国内实则很少,因为大家的兴趣完全在其它上面。即便是有,也难以展开硬碰硬的学术讨论、争鸣与批评,大家都怕得罪人。这就是中国的文化。对学问没有兴趣,你搞你的学术,我抓我的钱,那才是硬道理。恐怕 Real workshop does not work in China. 6 月 17 日 Workshop 的开幕式。 巴塞罗那的圣家教堂。
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关于金属玻璃中剪切带失稳的起源
mqjiang 2009-6-3 09:49
块体金属玻璃由于其独特的微观结构(原子排列长程无序、短程有序,无晶界、位错等传统意义的结构缺陷),赋予这类材料一系列优异的物理、力学、化学等性能。但是,在推进金属玻璃的实际应用过程中,最大的一个瓶颈是它在室温下极差的拉伸延性,其原因是金属玻璃在室温下的塑性变形高度局部化,极易形成纳米尺度的剪切带(见下图【Li et al., Philos Mag 2002】)。因此,对于金属玻璃中剪切带相关的研究就显得尤为重要。 关于金属玻璃中剪切带的形成机理或者物理起源,虽然经过几十年大量的探索,目前其清晰的物理图像仍然不清楚。一般认为,金属玻璃中某些不均匀处的粘度降低并进而导致塑性变形能力急剧下降是形成局部化剪切带的主要机制。但是,对于这种粘度降低的原因一直以来存在着两种截然不同的观点:自由体积软化和绝热软化。虽然,两种观点各自都有实验证据,但是有些现象它们单独仍然无法合理解释。 我们课题组在前面通过一系列的实验【Liu et al., MCP 2005; JNS 2005; JMR 2006】和理论分析【Dai et al., APL 87, 141916 ( 2005); Dai and Bai, IJIE 35, 704 (2008)】,初步揭示金属玻璃中剪切带形成是一种热力耦合的失稳过程,并不是某一因素(自由体积软化或者热软化)单独作用的结果。尤其是在高应力和高应变率条件下,应力驱动的自由体积产生和功热转变导致的温升都有可能发生,并且互相影响。这两个过程天然耦合在一起。最近发展的一些热力耦合模型能够很好地描述金属玻璃的(非)均匀塑性变形行为,但是对于在这种耦合过程中,自由体积和热的相互作用以及谁是剪切带的起源等关键问题没有给出明确的答案,仍然需要进一步的研究。 我们这个工作就是针对上述这个问题进行系统而深入的理论分析,重点关注在剪切带形成过程中,热和自由体积的相互作用图像;自由体积聚集、温升、体胀对于剪切带失稳的影响。相关工作已经发表在固体力学领域最有影响力的杂志 J. Mech. Phys. Solids 57 (2009) 1267-1292 On the origin of shear banding instability in metallic glasses M.Q. Jiang a , and L.H. Dai , a , a State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, PR China Received 20 October 2008; revised 13 April 2009; accepted 21 April 2009. Available online 4 May 2009. Abstract To uncover the physical origin of shear-banding instability in metallic glass (MG), a theoretical description of thermo-mechanical deformation of MG undergoing one-dimensional simple shearing is presented. The coupled thermo-mechanical model takes into account the momentum balance, the energy balance and the dynamics of free volume. The interplay between free-volume production and temperature increase being two potential causes for shear-banding instability is examined on the basis of the homogeneous solution. It is found that the free-volume production facilitates the sudden increase in the temperature before instability and vice versa. A rigorous linear perturbation analysis is used to examine the inhomogeneous deformation, during which the onset criteria and the internal length and time scales for three types of instabilities, namely free-volume softening, thermal softening and coupling softening, are clearly revealed. The shear-banding instability originating from sole free-volume softening takes place easier and faster than that due to sole thermal softening, and dominates in the coupling softening. Furthermore, the coupled thermo-mechanical shear-band analysis does show that an initial slight distribution of local free volume can incur significant strain localization, producing a shear band. During such a localization process, the local free-volume creation occurs indeed prior to the increase in local temperature, indicating that the former is the cause of shear localization, whereas the latter is its consequence. Finally, extension of the above model to include the shear-induced dilatation shows that such dilatation facilitates the shear instability in metallic glasses. Keywords: Metallic glasses; Free volume; Temperature increase; Shear-banding instability; Dilatation 全文下载: JMPS-2009
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理解金属玻璃中的锯齿状塑性流动
mqjiang 2009-5-18 10:23
最近,我们结合分子动力学模拟和连续介质力学建模分析,揭示出金属玻璃中的锯齿状流动行为主要取决于内部不可逆原子重排的程度,而这种重排必然是在时间上非均匀的,而与空间上的非均匀行为(或者剪切带)没有直接关联。 本文工作进一步验证了W.H. Jiang在2008年国际塑性上关于非均匀变形的时空特性的猜想图像。相关结果发表在计算材料科学杂志。 M.Q. Jiang-CMS-2009 Smaller Deborah number inducing more serrated plastic flow of metallic glass M.Q. Jiang a , S.Y. Jiang a , Z. Ling a , L.H. Dai a,b,* a State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, PR China b State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, PR China a b s t r a c t Spherical nano-indentations of Cu46Zr54 bulk metallic glass (BMG) model systems were performed using molecular dynamics (MD) computer simulations, focusing specifically on the physical origin of serrated plastic flow. The results demonstrate that there is a direct correlation between macroscopic flow serration and underlying irreversible rearrangement of atoms, which is strongly dependent on the loading (strain) rate and the temperature. The serrated plastic flow is, therefore, determined by the magnitude of such irreversible rearrangement that is inhomogeneous temporally. A dimensionless Deborah number is introduced to characterize the effects of strain rate and temperature on serrations. Our simulations are shown to compare favorably with the available experimental observations. 锯齿状流动与时间非均匀原子不可逆重排的内在关联
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金属玻璃切削过程中片状切屑的形成机理
mqjiang 2009-4-23 18:55
金属玻璃 作为一种具有广阔应用前景的新型材料,在推进其工程应用的过程中,高效率、高精度的加工(包括切削、车削和钻削等)是必不可少的一个环节。然而,对于金属玻璃在切削过程中的变形行为及其物理机制的研究要远远落后于晶态合金材料,其中对于切屑形成机理的理解至关重要。金属玻璃在切削过程中常常会产生一种独特的连续的片状切屑,即使是在切削速度非常低的条件下。由于金属玻璃较低的热导率,这种片状切屑一般认为也是由于绝热剪切带的周期形成导致的。但是,与传统晶态材料相比,金属玻璃具有截然不同的塑性流动机制。因此,基于STZ的自由体积的非线性演化及其动态失稳有可能在片状切屑的形成过程中起重要作用,而这一点在以前的研究中还未见报道。此外,在金属玻璃切削过程中极限环分叉现象是否仍然存在?如果存在,那么主控机制是什么?对于这些问题的回答不仅对于金属玻璃的应用至关重要,而且将有助于我们更好地来理解金属玻璃的流动机理,甚至剪切带的形成机制。基于上述考虑,我们进行了Vit 1块体金属玻璃的低速切削实验,发现产生的独特的片状切屑主要归因于刀具前面主剪切区内剪切带的周期形成(见图1)。基于实验观察,考虑在主剪切区内力、自由体积和温度的平衡,发展了一种热力耦合的正交切削模型来定量表征片状切屑的形成。采用线性扰动分析,揭示了片状切屑形成的临界条件。这种切屑的形成可以理解为一种自我维持的极限环失稳现象(见图2),即在主剪切区内应力、自由体积和温度的自动反馈。其背后的物理机制是自由体积流和源的对称破缺,而不是热失稳。 相关工作已经发表在Acta Mater 57 (2009) 5730-5738. M.Q. Jiang-Acta Mater 2009 投稿及审稿过程见以前博文: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=216213 Formation mechanism of lamellar chips during machining of bulk metallic glass M.Q. Jiang, L.H. Dai * State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China Received 27 November 2008; received in revised form 19 February 2009; accepted 19 February 2009 Available online 28 March 2009 Abstract The unique lamellar chips formed in turningmachining of a Vit 1 bulk metallic glass (BMG) are found to be due to repeated shearband formation in the primary shear zone (PSZ). A coupled thermomechanical orthogonal cutting model, taking into account force, free volume and energy balance in the PSZ, is developed to quantitatively characterize lamellar chip formation. Its onset criterion is revealed through a linear perturbation analysis. Lamellar chip formation is understood as a self-sustained limit-cycle phenomenon: there is autonomous feedback in stress, free volume and temperature in the PSZ. The underlying mechanism is the symmetry breaking of free volumef low and source, rather than thermal instability. These results are fundamentally useful for machining BMGs and even for understanding the physical nature of inhomogeneous flow in BMGs. Keywords: Bulk metallic glass; Lamellar chip; Orthogonal cutting model; Free volume; Limit cycle 图1 Vit1 金属玻璃切削过程中形成的切屑形貌 图2 极限环分叉行为
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金属玻璃中剪切带厚度的预测
mqjiang 2009-3-27 17:50
Prediction of shear-band thickness in metallic glasses M.Q. Jiang, a W.H. Wang b and L.H. Dai a ,* aState Key Laboratory of Nonlinear Mechanics, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, Peoples Republic of China bInstitute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, Peoples Republic of China Received 20 November 2008; revised 31 January 2009; accepted 20 February 2009 Available online 27 February 2009 We derive an explicit expression for predicting the thicknesses of shear bands in metallic glasses. The model demonstrates that the shear-band thickness is mainly dominated by the activation size of the shear transformation zone (STZ) and its activation free volume concentration. The predicted thicknesses agree well with the results of measurements and simulations. The underlying physics is attributed to the local topological instability of the activated STZ. The result is of significance in understanding the origin of inhomogeneous flow in metallic glasses. 2009 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved. Keywords: Metallic glasses; Shear band; Shear transformation zone; Free volume Figure 3. Prediction of shear-band thickness W. (a) Dependence of Poissons ratio m and activation free volume concentration n* on W for fixed STZ size d = 1.5 nm. (b) Dependence of n* and d on W for fixed m = 0.36. 相关工作发表在 Scripta Materialia 60 (2009) 10041007 M.Q. Jiang-SMM-2009
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金属玻璃的宏观塑性与其原子尺度结构之间的关系
热度 2 jianxu 2008-12-29 11:44
众所周知,晶态金属材料的宏观力学性能依赖于其原子尺度的晶体结构和微观显微组织。而对于非晶态金属材料(如金属玻璃)来说,其微观显微组织通常是单一、均匀的。“ Amorphous ”一词便是无定形、无结构的意思。对于金属玻璃来说,其结构特征主要体现在原子最近邻排列的短程有序、原子团簇排列的中程有序以及一部分“自由体积”。因此,金属玻璃的性能本征上依赖于其原子尺度上的结构变化。然而,尽管借助于衍射技术和计算机模拟已经取得了一些进展,人们对金属玻璃原子尺度构型的表征与描述仍然十分有限。这也为澄清与理解金属玻璃的结构与性能之间关系带来困难与挑战。 近年来,人们相继发现金属玻璃在某些特定的合金成分上可表现出较大的压缩塑性变形能力。为此提出了各种解释,包括高泊松比 、形变诱导的 剪切带内纳米晶化、高含量自由体积、微观结构的非均匀性以及相分离等。由于缺乏对金属玻璃中原子尺度结构与其宏观性能之间关系的了解,尚未建立起预测大塑性金属玻璃合金成分的有效方法。最近,我们与美国约翰霍普金斯大学马恩教授研究组合作的一项研究,在理解金属玻璃的宏观塑性与内部结构之间关系,以及如何在给定的合金体系内预测具有良好塑性的金属玻璃成分方面取得了新的进展。 对 Zr–Cu–Al 金属玻璃结构与形变的计算模拟表明,此类金属玻璃中的原子排列可大致上划分为完整二十面体和不规则多面体两类团簇,两类多面体的相对含量决定了原子团簇发生剪切转变的难易程度,表现出不同的塑性形变能力。完整二十面体含量高的合金,不易发生剪切转变,强度相对较高,但塑性形变能力相对较差。而在高 Zr 含量的合金中,完整二十面体中的原子数占总原子数的相对量明显下降。由此推断,良好塑性的合金应处于 Zr 含量较高,而 Cu 和 Al 含量相对较低的成分处。这一推断在 Zr–Cu–Al 三元块体金属玻璃的压缩实验上的到了印证。进一步以此推断为依据,通过对结构和成分上的设计,在 Hf–Ni–Al 三元合金系中的发现了具有良好塑性变形能力的块体金属玻璃: Hf 62 Ni 25 Al 13 ( H2 )合金(压缩塑性应变为 5~10 %)。研究还表明,具有良好塑性的块体金属玻璃表现出较低的玻璃转变温度和剪切模量以及较高的泊松比。这些参数间接地反映出合金成分变化后金属玻璃结构组态上的差异,可用于作为发现具有良好塑性金属玻璃的指导依据。上述工作已在《 Acta Materiala 》上在线发表,见 L. Zhang, Y.Q. Cheng, A.J. Cao, J. Xu, E. Ma, Bulk metallic glasses with large plasticity: composition design from the structural perspective, Acta Mater. 57 (2009) 1154 。 下载: http://www.synl.ac.cn/org/non/zu1/publications/31.pdf Hf–Ni–Al 金属玻璃的压缩应力 - 应变曲线。显示出强度与塑性具有明显的成分依赖性。由于其内在结构的不同, H2 合金的塑性变形能力明显优于 H1 合金。
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在低真空环境下合成磁性铁基块体金属玻璃
sfguo 2008-12-8 22:24
Formation of magnetic Fe-based bulk metallic glass under low vacuum 近来,我们开展了在低真空环境下制备磁性铁基块体金属玻璃的研究。发现适量的稀土元素Y能够有效的提高抗氧化能力,在低真空环境下(1.5Pa),成功获得直径达2mm以上的铁基块体金属玻璃,磁性能研究发现,该合金具有良好的软磁性能,饱和磁化强度达95 emu/g。研究结果在线发表在 Journal of Alloys and Compounds上。 1. Formation of magnetic Fe-based bulk metallic glass under low vacuum Journal of Alloys and Compounds, In Press, Accepted Manuscript , Available online 6 December 2008 S.F . Guo , L. Liu, X. Lin 附上文章: Accepted Manuscript
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一种具有高玻璃形成能力的钛基非晶合金
metalglass 2008-10-31 14:11
非晶态金属的原子排列是无规密堆的,没有长程序,只是局域地保持一定的短程序。由于这种特殊的微观结构,块体非晶合金的机械物理性能都有极大的变化。 Ti 基非晶合金延续了块体非晶合金的以上优点,除了具有较高的抗拉强度、和高的抗腐蚀性能,此外,由于主合金元素 Ti 的低密度( 4500 kg /m 3 ),使其具有极高的比强度,具有诱人的应用前景。截至目前,在已开发的 Ti 基非晶合金中,具有大于 5 mm 临界尺寸的成分大多是借助于有害元素或者贵金属提高玻璃形成能力,或者制备出的非晶合金易于发生脆性断裂而缺乏实用价值,因此,开发一种新型无害轻质高强 Ti 基非晶合金显得尤为必要,可以极大地拓宽非晶合金的应用范围。 作者研究了合金元素 Sn 的添加对 TiZrHfCuNiSi 玻璃形成能力的影响,寻找具有最佳玻璃形成能力的合金成分并对其进行相应的研究。研究结果表明,含 5 %Sn 合金的临界尺寸达到 6 mm 。据我们了解,到目前为止, 6mm 为不含有毒元素(例如 Be )以及贵金属(例如 Pd )的 Ti 基块体非晶合金系中临界尺寸的最大值。适量的 Sn 元素的加入导致更加复杂的原子间作用力和更大的原子密排度,结晶所需要的长程扩散难以进行,从而显著提高了合金的玻璃形成能力,同时提高了合金的热稳定性。 研究结果发表在 Journal of Alloys and Compounds ( 427 (2007) 171 )上,相关摘要内容如下 Title : A new TiZrHfCuNiSiSn bulk amorphous alloy with high glass-forming ability Authors : Y.J. Huang, J. Shen , J.F. Sun, X.B. Yu Abstract : The effect of Sn substitution for Cu on the glass-forming ability was investigated in Ti41.5Zr2.5Hf5Cu42.5 x Ni7.5Si1Sn x ( x = 0, 1, 3, 5, 7) alloys by using differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffractometry. The alloy containing 5% Sn shows the highest glass-forming ability (GFA) among the TiZrHfCuNiSiSn system. Fully amorphous rod sample with diameters up to 6mm could be successfully fabricated by the copper mold casting Ti41.5Zr2.5Hf5Cu37.5Ni7.5Si1Sn5 alloy. The activation energies for glass transition and crystallization for Ti41.5Zr2.5Hf5Cu37.5Ni7.5Si1Sn5 amorphous alloy are both larger than those values for the Sn-free alloy. The enhancement in GFA and thermal stability after the partial replacement of Cu by Sn may be contributed to the strong atomic bonding nature between Ti and Sn and the increasing of atomic packing density. The amorphous Ti41.5Zr2.5Hf5Cu37.5Ni7.5Si1Sn5 alloy also possesses superior mechanical properties. 全文见附件 A new TiZrHfCuNiSiSn bulk amorphous alloy with high glass-forming ability
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勿将口语化的术语用于规范的学术表述
jianxu 2008-7-24 11:49
严谨、缜密原本应该是从事科学研究以及专业教育的基本要求。令人遗憾的是,我们却经常可以看到一些被口语化(而非规范)的术语出现于多种正规的学术场合,从硕、博士论文,到顶尖级中文学术期刊中的论文;从国家级研究项目的申请书,到大学里的专业教科书;从学术会议的主题,到各类获奖成果的标题。这样的词不达意,有时让人啼笑皆非。不禁要问我们的科学 家和 教授们怎么了?为何这般不讲究?而讲究者反而被嘲笑,视为迂腐和吹毛求疵。 例如, carbon nanotube 应该是碳纳米管, nano 是修饰那个 tube 的。口语则经常说成纳米碳管。于是乎,纳米碳管也被在文字表述的场合下频繁使用。 上个世纪 80 年代末、 90 年代初,人类对非晶态合金的研究取得了突破,一些新的合金仅用较低的冷却速率便可由熔体冷却形成非晶态( amorphous ,也译为无定形,无结构的意思)结构。欧美学术界将这类新金属材料称为块体金属玻璃( Bulk Metallic Glass ) ,国内 community 则称之为大块非晶。 事实上,获得非晶态结构的合金有许多途径,诸如电沉积、物理气相沉积、固态反应、机械研磨等。金属玻璃则特指通过熔体冷却形成的非晶态合金。在这一过程中,熔体经历了一种动力学现象-玻璃转变。 金属意为主要基质元素为金属、材料具有金属键(而非共价键)的属性。玻璃则系指材料具有玻璃态的结构(因为典型的玻璃为非晶态或者无定形结构的氧化物,如 SiO 2 ),而且是由熔融状态冷却后形成的。 bulk 一词意在表示维度,与之相对应的是 particle 、 powder (零维), film 、 foil 、 ribbon (二维), bulk 则意为三维,一般认为,即使在最小的维度上也不应该小于 1毫米 。因此, Bulk Metallic Glass 三个词中的每一个,都有确切的物理内涵,是对这类材料特征的高度科学凝练。 再看大块非晶一词,如果返回英文便译为 big/large amorphous ,显然未能概括出材料的本征特征,而且给许多业外人士以误导。因为大的概念人们无法确定,完全可以有不同的理解与想象,甚至以为可以达到米的尺度。而事实上,目前世界上最大的金属玻璃(日本东北大学研制的钯铜镍磷合金)也仅仅能够达到 70 多毫米的量级。仅用非晶一词,既反映不出材料的键合特征,也反映不出材料制备的途径。令人遗憾的是,大块非晶一词却广泛地见诸于许多专业的学术场合。在我看来,这样的滥用要么是外行,要么是不负责任。后果是让年轻的一代传承了一个不严谨的错误术语乃至概念。
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