極低振動数の動的弾性率測定による金属ガラスにおける原子運動のダイナミクスの研究

通过测量极低频动态弹性模量研究金属玻璃中原子运动的动力学

基本信息

批准号：
18029012
负责人：
沼倉宏
金额：
$ 4.03万
依托单位：
Osaka Prefecture University (2007)Kyoto University (2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

ガラス固体では,熱的ガラス転移温度に近い温度において構成原子・分子が熱揺動することによる粘弾性的挙動(α緩和と呼ばれる)が観測されるが,それよりも低い温度領域(あるいは高い周波数領域)において,それとはやや異なるメカニズムによる可逆的な力学緩和が観測されることがある.これはβ緩和とよばれ,金属ガラスにおいても最近Pd_<43>Cu_<27>Ni_<10>P_<20>合金において報告されている(Pelletierら,2002).本研究代表者がこれまで調べた結果によればZr-Al-Ni-Cuガラスにおいてはこの緩和現象は観測されず,一方pd_<42.5>Cu_<30>Ni_<7.5>p_<20>ガラスにおいては明瞭に現れる.本研究では後者におけるβ緩和をサブレソナンス強制振動法による動的剪断弾性率測定により詳細に調べた.β緩和は温度150℃から240℃の範囲では振動数10^<-3>Hzから10^0Hzに現れ,振動数スペクトルは幅は広いが対称であり,著しい非対称性を示すa緩和とは様相が異なる.今回は粘弾性モデルではなく擬弾性(anelasticity)モデルを用いて緩和時間の分布を考慮に入れて緩和スペクトルを解析した.緩和時間の逆数はアレニウス則に従い,その熱活性化パラメターは,振動数因子10^<12±1>s^<-1>,活性化エネルギー1.11±0.06 evであった.これらは結晶中の原子の拡散素過程における値と同程度であり,固体結晶における点欠陥の応力誘起再配向(短距離拡散)と同様なメカニズムが推測される.

在玻璃固体中，由于可以观察到略有不同机制，因此观察到靠近热玻璃过渡温度的温度（或较高的频率范围），在接近热玻璃过渡温度的温度（或较高的频率范围）中，粘弹性行为（称为α松弛）是由靠近热玻璃过渡温度的温度下的组成原子和分子的热振荡引起的。这称为β松弛，最近在PD_ <43> Cu_ <27> Ni_ <10> P_ <20>中的合金中报道了金属玻璃中的合金（Pelletier等，2002）。根据本研究者进行的研究结果，在Zr-Al-Ni-Cu玻璃杯中未观察到这种弛豫现象，而PD_ <42.5> cu_ <30> ni_ <7。 5> p_ <20>玻璃清晰可见。在这项研究中，通过使用亚谐音强制振动方法测量动态剪切弹性模量，详细研究了后者中的β弛豫。 β弛豫在150°C至240°C的温度范围内以10^<-3> Hz至10^0Hz出现，频率频谱宽，但对称，并且与表现出明显不对称性的弛豫不同。在这项研究中，我们通过使用伪弹性模型而不是粘弹性模型来考虑松弛时间的分布来分析弛豫谱。放松时间的倒数遵循Arrhenius规则，其热激活参数是频率因子10^<12±1> s^<-1>和激活能1.11±0.06这些是EV。这些值与晶体中原子的扩散元件相同，并且可以推断出与应力诱导的重新定位（短距离扩散）相似的固体晶体中点缺陷的机制。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dynamic glass transition in Zr-Al-Ni-Cu bulk metallic glass

DOI：
10.1016/j.msea.2006.02.218
发表时间：
2006-12
期刊：
Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
影响因子：
6.4
作者：
M. Hojo;H. Numakura
通讯作者：
M. Hojo;H. Numakura

Glass-to-liquid transition in zirconium and palladium based metallic glasses

锆基和钯基金属玻璃的玻璃-液体转变