《銅鋯基金屬玻璃中液態-液態相變機制的原位研究》是依託南京理工大學，由蘭司擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：銅鋯基金屬玻璃中液態-液態相變機制的原位研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蘭司
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
合金優異玻璃形成能力是實現其大塊金屬玻璃在3D列印上獨特套用的前提。合金玻璃化過程會發生不同密度和有序度液體之間的轉變，即液態-液態相變。揭示這一相變原子層面微觀機制將加深我們對玻璃形成能力本質的認識。然而當前液態-液態相變微觀機制懸而未決且具有爭議。以往，多元合金體系液態-液態相變研究須使用懸浮設備以排除過冷液體結晶的干擾，同時組分過多導致結構數據分析困難。最近研究發現，簡單的二元和三元銅-鋯基金屬玻璃液態-液態相變發生在熔點溫度以上不受結晶干擾，符合常規實驗條件要求。受此啟發，本研究將通過原位同步輻射散射檢測二元和三元銅-鋯基熔融合金液體加熱和冷卻過程中多尺度原子結構的演變，以期獲得金屬玻璃中液態-液態相變的有力結構證據。符合散射實驗要求的熔體樣品容器的套用是本研究的特色之一。本研究還將探討合金化對液態-液態相變和玻璃形成能力的影響，為金屬玻璃的研發及其在3D列印上的套用提供重要參考。
結題摘要
本項目利用先進的原位中子及同步輻射散射手段，輔以透射電子顯微鏡等先進手段研究了具有優異玻璃形成能力的合金體系液態-液態相變原子及納米尺度的微觀機制及其與玻璃形成能力的關聯。主要研究內容及重要成果包括以下幾個方面：1、在項目執行期內針對銅-鋯基金屬玻璃及其形成液體的液態-液態相變展開了原位中子和同步輻射散射、透射電子顯微鏡等分析，並挖掘出液態-液態相變的證據，為這一有爭議性的課題提供了重要參考。2、基於銅-鋯基的結果，我們同時針對鈀基合金的液態-液態相變行為進行了研究，並由此為解決該體系困擾非晶合金領域逾四十年的一個難題提供了合理解釋，提出一系列具有異常放熱峰的非晶合金體系在超過冷液相區均可能會發生液態-液態相變。3、在項目執行期內將銅-鋯基金屬玻璃的液態-液態相變與“雪崩”形核聯繫起來，探討了此種聯繫與玻璃形成能力之間的關聯。4、基於液態-液態相變的研究，我們通過合金元素的添加，研究了具有熱穩定性、高塑性的銅-鋯基金屬玻璃體系，為研發新型的非晶合金提供了新的思路和有價值的參考。項目組成員在Nature Communications、Acta Materialia等SCI期刊上發表論文共15篇，其中一作或通訊論文7篇，包括SCI一區論文4篇，所有成果均有標註。項目組共申請專利3項，獲授權1項。項目執行期共培養7名研究生。項目執行期內，組織國際知名戈登研討會中子散射會議1次，在國內外會議上做項目相關報告9次，其中國際會議5次。本項目成果被國內外媒體廣泛報導，被基金委網站首頁以要聞報導，同時獲自然通訊雜誌冶金專欄珍藏。非晶合金中液態-液態相變直接證據的挖掘為清除該領域的爭議提供了重要參考，其微觀機制研究為通過相變調控非晶合金原子及納米尺度的微觀結構，以及為研發具有優異力學性能的超穩非晶合金提供新的思路，還可為大塊金屬玻璃未來在3D列印上的套用提供獨特視角。
