非晶合金动态驰豫、变形和微观结构非均匀性之间的关联是非晶物理领域重要研究内容之一。

西北工业大学乔吉超、吕建国等人选取非晶形成能力良好，热稳定性高的Zr48（Cu5/6Ag1/6）44AI8 块体非晶合金作为模型体系，借助于动态驰豫及应力松弛，分析了合金高温变形机制与微观结构非均匀性之间的关联。相关研究成果于2023年5月在《物理学报》网络首发。

研究人员分析动态驰豫温度图谱发现，非晶合金储能模量和损耗模量随温度演化过程呈现等构型阶段、老化阶段、玻璃转化和晶化四核阶段（图1）。非晶合金在玻璃转变温度以下内耗等温演化表明，结构驰豫动力学可采用KWW方程进行描述。结构驰豫使得系统能量状态降低，原子移动性下降，但结构驰豫不改变非晶合金玻璃特性。研究人员发现应力松弛行为是可逆变形。随着时间演化逐渐向不可逆塑性变形转化的过程。利用塑性变形激活动力学，计算了应力松弛过程中激活体积随温度演化。结果 表明激活体积在实验温度范围内随温度逐渐降低，可能与非晶合金初始能量状态有关（图2）。研究人员利用激活能谱方法计算了应力松弛过程中变形单元激活能量分布，随温度升高向高温区域移动。结合KWW扩展指数分析，表明非晶合金微观尺度的结构非均匀性与能量起伏导致变形单元的激活并非为单一特征时间，而是服从一定分布（图3）。此外，通过考虑变形单元激活的特征时间分布在对数时间尺度上为对称Gauss分布和非对称Gumbel分布，分别重构了应力松弛响应的非均匀激活过程（图4）。发现应力松弛响应过程中变形单元特征时间分布更可能为非对称分布。

该项工作得到了国家自然科学基金和陕西省杰出青年基金的支持。

文章转载至《非晶中国》