北理工在非晶合金的弛豫動力學研究方面取得重要進展
發布日期：2018-04-12 供稿：物理學院
編輯：周格羽 審核：姜艷 閱讀次數：日前，北京理工大學呂勇軍副教授課題組（博士研究生畢慶玲、導師呂勇軍副教授），同中科院物理所汪衛華等人合作在非晶態合金的弛豫動力學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，并預測了次級弛豫中存在快慢兩種亞模式。相關研究成果發表在近期的《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基金委的資助和支持。
非晶態物質是一種微觀結構長程無序、能量長期處于亞穩態的復雜多體相互作用體系。非晶態合金（又稱金屬玻璃）是50多年前發現的一類新型的非晶材料，它的發現極大豐富了金屬物理的研究內容，日益成為凝聚態物理的研究前沿。非晶合金表現出很多獨特的物理、化學性質，特別是塊體非晶合金具有優異的力學性能，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現的最強、最硬、最軟、最韌的金屬結構材料。盡管近年來在非晶合金方面涌現出大批的研究成果，但非晶合金中的一些基本問題仍然缺乏清晰的認識，例如非晶態轉變的物理本質和非晶合金優異力學性能的物理本源等。目前的研究表明這些問題都與非晶合金中復雜的多重弛豫行為有關聯。在非晶態合金形成過程中，存在長時結構弛豫與短時次級弛豫（?弛豫）并存的多重動力學行為，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鍵問題。
在該工作中，他們采用分子動力學方法研究了非晶CuZr合金薄膜的弛豫動力學行為。關聯函數表明在接近非晶態轉變的過冷區域，?弛豫實際上由兩個亞過程構成，即慢?弛豫與快?弛豫。這種多尺度的?弛豫行為一直延續到非晶態。模擬結果進一步表明?弛豫在非晶態轉變溫度附近存在著一個動力學轉變。進一步的單粒子動力學分析發現轉變前的?弛豫主要是隨機的、熱激活的單粒子跳躍，轉變后的?弛豫主要是高度關聯的協同跳躍，后者與應力不均勻性存在著內在聯系，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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