北理工在非晶合金的弛豫動力學(xué)研究方面取得重要進展
發(fā)布日期：2018-04-12 供稿：物理學(xué)院
編輯：周格羽 審核：姜艷 閱讀次數(shù)：日前,，北京理工大學(xué)呂勇軍副教授課題組（博士研究生畢慶玲、導(dǎo)師呂勇軍副教授）,，同中科院物理所汪衛(wèi)華等人合作在非晶態(tài)合金的弛豫動力學(xué)研究方面取得重要突破,，在二維非晶合金薄膜材料中首次揭示了次級弛豫形成的微觀機理，并預(yù)測了次級弛豫中存在快慢兩種亞模式,。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《物理評論快報》[Phys. Rev. Lett. 120, 155501 (2018)]上,，該工作得到了國家自然科學(xué)基金委的資助和支持,。
非晶態(tài)物質(zhì)是一種微觀結(jié)構(gòu)長程無序、能量長期處于亞穩(wěn)態(tài)的復(fù)雜多體相互作用體系,。非晶態(tài)合金（又稱金屬玻璃）是50多年前發(fā)現(xiàn)的一類新型的非晶材料,，它的發(fā)現(xiàn)極大豐富了金屬物理的研究內(nèi)容，日益成為凝聚態(tài)物理的研究前沿,。非晶合金表現(xiàn)出很多獨特的物理,、化學(xué)性質(zhì)，特別是塊體非晶合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能,，例如超高的強度和斷裂韌性,、高強度、低彈性模量等,。塊體非晶合金被認為是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強,、最硬、最軟,、最韌的金屬結(jié)構(gòu)材料,。盡管近年來在非晶合金方面涌現(xiàn)出大批的研究成果，但非晶合金中的一些基本問題仍然缺乏清晰的認識,，例如非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的物理本質(zhì)和非晶合金優(yōu)異力學(xué)性能的物理本源等,。目前的研究表明這些問題都與非晶合金中復(fù)雜的多重弛豫行為有關(guān)聯(lián)。在非晶態(tài)合金形成過程中,，存在長時結(jié)構(gòu)弛豫與短時次級弛豫（?弛豫）并存的多重動力學(xué)行為,，次級弛豫的行為表征以及微觀機制是目前非晶合金研究中的關(guān)鍵問題。
在該工作中,，他們采用分子動力學(xué)方法研究了非晶CuZr合金薄膜的弛豫動力學(xué)行為,。關(guān)聯(lián)函數(shù)表明在接近非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的過冷區(qū)域，?弛豫實際上由兩個亞過程構(gòu)成,，即慢?弛豫與快?弛豫,。這種多尺度的?弛豫行為一直延續(xù)到非晶態(tài)。模擬結(jié)果進一步表明?弛豫在非晶態(tài)轉(zhuǎn)變溫度附近存在著一個動力學(xué)轉(zhuǎn)變,。進一步的單粒子動力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變前的?弛豫主要是隨機的,、熱激活的單粒子跳躍，轉(zhuǎn)變后的?弛豫主要是高度關(guān)聯(lián)的協(xié)同跳躍,，后者與應(yīng)力不均勻性存在著內(nèi)在聯(lián)系,，從而給出了非晶合金中?弛豫的清晰物理圖像。
文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.155501
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