非晶转变的两种主要理论模型

本文首先总结了非晶转变的特点，然后着重评述了关于非晶转变的两类主要理论模型及非晶转变的理论研究进展并简要介绍了我们对非晶转变的观点。     

非晶合金塑性理论研究进展

非晶合金是一类兼具玻璃和金属双重特性的新型材料,具有一系列优异的力学、物理和化学性能,已经在国防、空天等领域显示出广阔的应用前景。非晶合金内部原子排列长程无序、短程有序,没有位错、晶界等传统意义上的晶体缺陷。因此,基于位错、孪生等微观机制的经典塑性理论在描述这类材料的塑性行为时遇到了极大的挑战。目前普遍认为,非晶合金宏观塑性流动是微观动态"流动事件"时空演化的结果。但是,对于"流动事件"的认知还很不清楚。主要介绍了目前几种代表性的非晶塑性流动理论:自由体积理论、剪切转变理论、剪切转变区理论以及协同剪切模型,并对非晶塑性流动的结构起源以及局部化剪切带机理进行了评述,最后简要展望了非晶塑性机理发展的几个问题。     

形变诱发纳米晶局域固态非晶化的研究进展

形变诱发纳米晶金属材料局域固态非晶化转变是近年来提出的获得局域固态非晶化组织的一种新途径,这种转变机制使得以位错、变形孪晶、晶界滑动和晶粒转动为主要变形机制的纳米晶材料中可能存在一种全新的塑性变形机制,并且,局域固态非晶化的临界转变条件和转变机制可为材料的结构优化设计提供依据。概括了国内外实验及数值模拟手段关于形变诱发局域固态非晶化转变的研究,例如采用机械球磨、高压扭转变形、经典力场和分子动力学等方法,证明了形变诱发局域固态非晶化转变的存在。此外,还分析了发生局域固态非晶化转变的内在机制。基于晶体相场模型的优势,提出用该方法模拟局域固态非晶化转变的突出之处,表明了晶体相场法能够有效研究局域固态非晶化转变过程。     

超快扫描量热揭示铝基金属玻璃过冷液态:接近液体脆度的理论极限（英文）

铝基非晶合金具有密度低、强度高、耐腐蚀等诸多优异性能;然而,铝基非晶合金形成能力差,一般需要非常高的冷却速率,这限制了铝基非晶合金的应用.玻璃形成理论认为形成能力与过冷液体密切相关.但在一般升温测量时,铝基非晶合金不显示玻璃转变或过冷液体,而是直接变成晶态.目前为止,关于铝基非晶合金的玻璃转变和过冷液体属性仍然是未知的.本文采用超快速差热分析方法(Flash DSC)使得升温速度达到10000 K s^-1,测量了20余种常见铝基非晶合金的玻璃转变行为和过冷液体特征.发现铝基非晶合金普遍具有很高的液体脆度系数(m),其中某些成分m>160,已经接近理论上预测的脆度系数上限m^175.通过系统研究这些成分的形成能力,发现铝基非晶合金的玻璃形成能力与脆度系数成反相关,而且这种相关不是线性的.只有m<100时,降低m才会对玻璃形成能力有明显影响;相反, m>100的玻璃形成力普遍较弱,而且随m变化不显著.因此,过高的液体脆度系数可能是铝基非晶合金形成能力差的一个重要原因.     

干摩擦应变诱导板条马氏体固态非晶化的能量分析及其模型

使用定点离子束切割制样(FIB)并根据透射电镜(TEM)表征，分析了板条马氏体钢干摩擦层内部板条马氏体协调塑性变形、演变为纳米层片结构并发生非晶化的全过程。结果表明，高密度位错缠结和缺陷集中是纳米层片结构的典型特征，这种结构产生的界面在高应变驱动下发生非晶化。这些非晶产物，为进一步细化磨屑和形成表面自润滑层提供结构条件。基于上述实验结果并结合摩擦学和材料学理论建立了干摩擦过程中的非晶化形核模型，计算了发生非晶化的热力条件和能量壁垒。结果表明，根据经典形核理论和晶体向非晶转变的吉布斯自由能壁垒计算公式所建立的干摩擦非晶化形核能量模型，可用于计算发生非晶化必需的临界位错密度值。根据对应的计算结果，可控制摩擦条件用干摩擦应变诱导板条马氏体的固态非晶化。     

砷化镓单晶中微晶和非晶的形成机制

利用高分辨电子显微镜对0.0049N和0.049N荷载Vickers压痕锈发砷化镓单晶的相转变进行了观察和研究,结果表明,在大小压痕作用下分别发生了单晶向和微晶的转变,微晶的结构由小于10nm,取向各异的纳米晶和非晶组成,在完全非晶化的结构中存在少量由几个原子组成的原子簇,在非晶和晶体的交界区能观察到许多晶体缺陷以及沿这些缺陷产生的晶格扭曲和非晶相岛,对这种非晶化现象提出了两种可能的诱发机制,高压力诱导非晶化和剪切诱导非晶化。     

非晶Si的结构弛豫及其生长机理的动态研究

氢化非晶 Si 和微晶 Si 生长机理的研究,通常用静态法。我们首次用动态法对氢化非晶 Si 的结构弛豫进行研究,即氢化非晶 Si 向氢化微晶 Si 转变,及氢化微晶 Si 向多晶 Si 转变的动态研究。根据实验结果,讨论了非晶 Si 的生产机理,并对非晶 Si 和微晶 Si 微结构的可能模型提出看法。实验还表明,非晶 Si 具有卵石状微结构和柱状微结构,而微晶 Si 具有锥状微结构。     

Al─Ti系高能球磨过程中介稳相变的热力学分析

采用规则溶液模型计算了Ａｌ－Ｔｉ系几个典型相的自由能──成分曲线。对不同温度下自由能──成分曲线的分析表明，采用这种模型可以解释高能球磨时，由Ａｌ，Ｔｉ金属混合物及ＡｌＴｉ金属间化合物向非晶的转变及非晶化的成分区间。     

含准晶相Al－Cu－Fe合金的球磨非晶化研究

应用球磨方法使含准晶相的Ａｌ６５Ｃｕ２０Ｆｅ１５合金转变为非晶相。利用Ｘ射线结构分析和扫描电镜研究了经不同时间球磨的合金粉末的相结构及形貌。结果表明，Ａｌ－Ｃｕ－Ｆｅ二十面体准晶相比合金中的少量晶体相更易于非晶化，且在非晶化过程中没有中间相生成。应用高温差热分析仪（ＤＴＡ）和Ｘ射线衍射技术（ＸＲＤ），分别研究了该非晶粉末的晶化特性。     

含冷晶相Al—Cu—Fe合金的球磨非晶化研究

应用政治协商会议磨方法使含冷晶相的Ａｌ６５Ｃｕ２０Ｆｅ１３合金转变为非晶相，利用Ｘ射线结构分析和扫描电研究了经不同的时间球磨的合金粉末的结构及形貌。结果表明，Ａｌ－Ｃｕ－Ｆｅ二十面体准晶相比合金中少的少量本相更易于非晶化，且在非晶化过程中没有中间相生成。应用高温差热分析仪（ＤＴＡ）和Ｘ射线射衍射技术的（ＸＲＤ），分别研究了该非晶粉末的晶化特性。     

Zr65Al7.5Ni10Cu15Co2.5合金的玻璃转变温度

根据Ｚｒ６５Ａｌ７。５Ｎｉ１０Ｃｕ１５Ｃｏ２。５合金的纳米晶，晶体，液体和玻璃比热的测量结果，研究了合金的玻璃转变温度与全金的热力学函数，动力学参数以及加热速度的关系。结果表明，非晶态合金玻璃转变所需转变激活能很小，玻璃转变温度实际上是由于加热速度引起的不同状态的玻璃与液体的热力学平衡温度。     

非晶态高分子粉体玻璃化转变温度的影响因素及测试技术

非晶态高分子粉体的玻璃化转变温度，是分析其结块原因、采取预防结块措施的重要依据。本文分析了影响非晶态高分子粉体玻璃化转变温度的主要因素；介绍了常用玻璃化温度测试技术；建立了用膨胀法测试非晶态粉体玻璃化转变温度的装置与方法，并讨论了其有效性与准确性。     

不同保护剂浓度和不同降温速率对脂质体玻璃化转变温度的影响

玻璃化转变是动力学的非平衡过程,玻璃化转变量温度是和过程有关的参数。测量了在降温速率分别为５℃/min和１０℃/miｎ,升温速率为１０℃／ｍｉｎ条件下,葡萄糖、蔗糖、甘露醇、海藻糖浓度为５％（Ｗ／Ｖ）的脂质体悬浮的玻璃化转变温度Ｔ‘g,在降温速率为５℃ｍｉｎ、升温为１０℃/min条件下,测量了葡萄糖、蔗糖、甘露醇、海藻糖浓度为１５％（Ｗ／Ｖ）的脂质体的Ｔ’ｇ;并分析了不同降温速率和不同保护剂浓度对脂质体玻璃化转变温度Ｔ’g的影响因素。     

Kinetic Characteristic of Hydrogenation Zr-Ti-Cu-Ni-Be Bulk Amorphous Alloys

The relationship between the hydrogen content and the microhardness and the charging period, the effect of hydrogen on the activation energy, the kinetics of glass transition and crystallization of Zr-Ti-Cu-Ni-Be bulk amorphous alloy were studied by differential scanning calorimetry (DSC) and the Kissinger equation. It shows that both of the hydrogen content and the microhardness are related to the charging period, and that the glass transition and crystallization behavior are associated with the heating rate, and possess the kinetic effect. Hydrogen increases the glass transition temperature and the crystallization temperature, decreasing the enthalpies in the different stages of crystallization. Hydrogen increases the activation energies of the glass transition and the crystallization and changes the kinetic effect. The dependent extent between the glass transition, the crystallization and heating rate decreases after hydrogen charging.     

含磷零膨胀LAS透明微晶玻璃的相转变动力学的研究

以零膨胀Li2O-Al2O3-SiO2透明微晶玻璃为研究对象,采用示差扫描量热法(DSC)研究无磷和含磷玻璃的析晶动力学和玻璃转变动力学行为.结果发现,引入少量的磷化物使得玻璃的析晶峰温度和玻璃转变温度降低,玻璃的析晶活化能和玻璃转变活化能增大,晶体生长指数n减小,使玻璃网络结构重排困难.     

玻璃化转变温度及其对干燥食品加工贮藏稳定性的影响

在玻璃化转变的相关基础理论上 ,综述了影响玻璃化转变温度的主要因素 ,指出了玻璃化转变温度作为建立在动力控制过程的非平衡态基础上的物理化学参数 ,与水分含量和水分活度两重要指标相结合 ,可以用来解释干燥食品加工贮藏中引起食品腐败变质的各种动力学过程     

Adam-Gibbs Formulation of Enthalpy Relaxation Near the Glass Transition

The entropically based nonlinear Adam-Gibbs equation is discussed in the context of phenomenologies for nonlinear enthalpy relaxation within the glass transition temperature range. In many materials for which adequate data are available, the nonlinear Adam-Gibbs parameters are physically reasonable and agree with those obtained from linear relaxation data and thermodynamic extrapolations. Observed correlations between the traditional Tool-Narayanaswamy-Moynihan parameters are rationalized in terms of the Adam-Gibbs primary activation energy (Δμ) determining how close the kinetic glass transition temperature can get to the thermodynamic Kauzmann temperature. It is shown that increased nonlinearity in the glass transition temperature range is associated with greater fragility in the liquid/rubber state above T_g.     

离聚体的微观链运动与玻璃化转变温度

本文用动态力学谱和~(13)C NMR方法分别测定了丙烯酸-1,1,5-三氢全氟戊酯与丙烯酸共聚物为基础的离聚体的玻璃化转变温度T_s和~(13)C自旋-自旋驰豫时间t_2,用描述高分子主链链段运动的VJGM模型计算了所测样品的链段运动活性。结果表明,离聚体样品的玻璃化转变温度与离聚体大分子链运动活性密切相关,大分子的微观链段运动越困难,玻璃化转变温度越高。     

Kinetics of the glass transition in As22S78 chalcogenide glass: Activation energy and fragility index

Differential scanning calorimetry (DSC) has been used to probe the dynamics of the glass transition in As₂₂S₇₈ chalcogenide glass. Non-isothermal measurements were performed at different heating rates (5–35 K min⁻¹). The experimental result of this kinetic glass transition phenomenon was analyzed on the basis of the relaxation process occurring in the transition temperature range. The activation energy of the glass transition was determined from the heating rate dependence of the glass transition temperature. The fragility index m of the glass was estimated from the measurements of the activation energy of the relaxation process, which characterizes the glass transition. Different kinetic methods as well as isoconversional methods were used. Isoconversional analysis of the experimental data shows that the activation energy of glass transition process is varying with the degree of transformation (and hence with temperature) from the glassy to the supercooled phase.     

Anisotropic behaviour of the glass transition temperature in thin films of Langmuir-Blodgett deposited side chain polymers

Langmuir-Blodgett (LB) films of side chain polyamic acids were formed, deposited onto optical waveguides and imidized via heating to the corresponding polyimides on the optical waveguides. The LB film formation of the side chain polyamic acids, the imidization reaction and the glass transition behaviour of the polyimide thin films were investigated. Polarisation dependent waveguide mode spectroscopy was applied therefore. It was found that the glass transition temperature (Tg) of bulk and LB thin film samples of these polymers are identical and only depend on the spacer length between the side chain and backbone, not on film thickness. Our investigation shows that in the case of the ultrathin film geometry, the glass transition temperature exhibits an anisotropic behaviour. We find the classical kink in the temperature scan (a change in slope of the free volume vs. temperature plot) due to the thermal expansion change at Tg, in p-polarisation only, which is perpendicular to the main chain orientation. In the s-polarisation measurements (parallel to the main chains) no kink was found, only an offset in the vicinity of Tg. We attribute the anisotropic thermal behaviour to a transition, the freezing of segmental motion, in the side chains only.