Metaliniai stiklai: kažkokia tvarka | NPP Azijos medžiagos

Metaliniai stiklai: kažkokia tvarka | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Metalai ir lydiniai

Atominės sankaupos dideliuose metaliniuose stikluose skatina kristalizaciją nanoskalėje, bet neleidžia joms susidaryti makro skalėje.

Metaliniai stiklai yra amorfiniai metalai, kurie susidaro iš skysčio greitai aušinant, o tai neleidžia atomams įsitvirtinti tvarkingoje kristalinėje struktūroje. Tūriniai metaliniai stiklai (BMG) yra atskira klasė metalinių stiklų, kurie susidaro iš daugiakomponenčių lydinių ir pasižymi mechaninėmis savybėmis, pranašesnėmis už įprastus metalus ir lydinius, taip pat labai dideliu atsparumu kristalizacijai. Tačiau šio būdingo BMG nenoro kristalizuotis kilmė nėra visiškai išsiaiškinta. Qiang Wang, Yong Yang ir bendradarbiai iš Šanchajaus universiteto, Honkongo politechnikos universiteto ir Honkongo miesto universiteto Kinijoje dabar aiškiai parodė, kaip BMG kuria vietines atomines grupes, neleidžiančias jai kristalizuotis makroskalėje. 1

Image

1 pav. Aukštos skiriamosios gebos perdavimo elektronų mikroskopijos vaizdas (kairėje), parodantis į ikosaedrą panašių atominių grupių susidarymą, ir klasterio formavimo schema (dešinėje). T, įstrigę spiečiai (geltonas kontūras); P, jungiamosios sankaupos (vientisas baltas kontūras); C, kristalinė fazė (skaldytas baltas kontūras).

Tyrėjai ištyrė cirkonio pagrindu pagamintą lydinį, kuris, kaip žinia, pasižymi dideliu šiluminiu stabilumu, leidžiantį jam atsispirti kristalizacijai net kaitinant, taip pat labai mažą aušinimo greitį, kuris suteikia platų laiko langą stiklo formavimo mechanizmo tyrimui. „Vienas iš mus sugluminusių klausimų buvo, kaip kai kurie BMG gali pasiekti tokį aukštą šiluminį stabilumą“, - sako Yang.

Naudodami rentgeno spindulių difrakcijos ir didelės skiriamosios gebos perdavimo elektronų mikroskopijos derinį, tyrėjai ištyrė Zr 41, 2 Ti 13, 8 Cu 12, 5 Ni 10 Be 22, 5 lydinio atominės struktūros evoliuciją izoterminio atkaitinimo metu. Kaip paruošti mėginiai buvo amorfiniai, tačiau per valandą pradėjo formuotis sudėtingi ikosaedriniai atominiai branduoliai (žr. Paveikslėlį), o vėlesnis atkaitinimas sukūrė stabilias kristalines fazes. Tačiau medžiaga nesukūrė tolimojo kristalų eiliškumo, reikalingo makro masto kristalinei struktūrai formuoti.

„Norint pasiekti tolimą transliacijos simetriją, kristalinės fazės turi išaugti iš embrioninės būsenos“, - aiškina Yang. Tačiau atominių grupių buvimas neleidžia to daryti. „Viena vertus, šie į ikozaedrą panašūs atominiai klasteriai elgiasi taip, tarsi dalelės būtų pririšamos aplink kristalinės fazės periferiją. Kita vertus, jie sukelia grotelių iškraipymus kristalinėje fazėje, padidindami energijos barjerą nuo tolesnio kristalų augimo “, - sako jis. Anot Yang, stebimas elgesys gali būti susijęs su tuo, kaip įvairaus dydžio atomai daugiakomponentėje sistemoje persiskirsto taip, kad būtų optimizuotas pakavimo efektyvumas.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.