金属玻璃快二次弛豫与塑性起源的内禀关联研究

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基本信息

  • 批准号：
    51871140
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    王庆
  • 依托单位：
    上海大学
  • 学科分类：
    E0106.金属低维与亚稳材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In glassy physics, the intrinsic correlation between the relaxation spectrum and disordered structural features and deformation behaviors in metallic glasses (MGs) is still a fundamental issue yet to be resolved. In the prior work, we have provided the compelling evidence for the existence of a universal fast secondary relaxation process in MGs and the preliminary investigation indicates its correlation with plasticity of the materials. In this research proposal, we’ll systematically study the effects of chemical composition (including element addition or substitution) and thermal history as well as mechanical treatment on the behaviors of fast secondary relaxation in MGs and then the correlated changes in the brittle-to-ductile transition and slow secondary relaxation behaviors. Consequently, the atomic-scale mechanism of fast secondary relaxation will be elucidated as well as the correlation of plasticity initiation to atomic mobility and their dependence on the atomic chemical and/or topological short-range ordering. Furthermore, the intrinsic correlation between the fast secondary relaxation and plasticity initiation will be clarified together with those between the fast and slow secondary relaxations as well as the plasticity initiation and shear transformation zone (STZ) or flow unit in MGs. The outreach of the present research will be favorable for understanding the physical mechanism of plasticity initiation in MGs and also it’s of both theoretical and practical importance for the enhancement of their macroscopic plasticity through monitoring and modifying the dynamic structural features.
金属玻璃弛豫谱与其无序结构特征和形变行为的本征关联联系仍是当前玻璃物理领域里尚未完全澄清的基础科学问题。在首次发现金属玻璃快二次弛豫并初步研究其与塑性的关联性的基础上，我们进一步提出系统研究化学组成（包括元素添加或替换）、热历史、机械处理对金属玻璃快二次弛豫行为的影响及其低温韧-脆性转变行为和慢二次弛豫的关联变化；进而揭示金属玻璃快二次弛豫机理和塑性起源与原子动性的关系以及局域原子拓扑或化学短程有序对其的影响；建立金属玻璃快二次弛豫与塑性起源的内禀关联，并澄清快、慢二次弛豫以及塑性起源与剪切转变区或流变单元的关联关系。上述研究不仅有助于深入理解金属玻璃塑性起源的物理机理，也将对通过弛豫谱监控、改变其动态结构特征，进而提高其宏观塑性具有重要的理论和实际意义。

结项摘要

本项目研究了化学组成、热历史及深冷处理对金属玻璃快'弛豫行为的影响，以及韧-脆性转变行为和慢弛豫动力学的相关联变化，并取得以下的重要成果：.(1) Al添加使Cu-Zr金属玻璃快二次弛豫与慢弛豫的关联度越强，且系统过剩熵与动态不均匀性越高，这有利于其在室温获得多重剪切带，实现高塑性。.(2) Nb添加使Zr-Cu-Ni-Al玻璃合金有序原子团簇体积分数增大，结构能量状态降低，但其快二次弛豫驱动能降低，从而有利于合金形成多重剪切带，获得塑性。.(3)首次了发现金属玻璃Al86Ni9Y5呈现出两个低温快二次弛豫，并与纳米尺度上的成分起伏有关； La替换Y对其产生影响；动态结构不均匀性可使原子动性低的玻璃合金也能具有明显塑性。这为在纳米尺度上调控金属玻璃动态结构不均匀性提供了新路径。.(4)采用深冷处理可使Cu-Zr-Al金属玻璃结构能量状态降低的同时，反常提高其动态结构不均匀性和局域原子动性，这与局域有序原子团簇形成有关。 .(5)慢速冷却使Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5玻璃合金向低能态弛豫，导致其快二次弛豫驱动能增大和动态不均匀性降低；反之，则使其呈现相反的变化。该成果还表明，过冷熔体的温度是控制金属玻璃动态不均匀性的关键因素，为深入理解玻璃结构不均匀性、及塑性起源奠定了基础。.(6)缓慢加热至玻璃转变能显著改变[(La0.8Ce0.2)0.78Ni0.22]75Al25金属玻璃动态不均匀性，并受到了过冷液相冷却前温度的影响，这表明玻璃固体的动态结构不均匀性与过冷液相的相关。对于理解深过冷液体和玻璃固体的结构不均匀性的本征关联具有十分重要意义。.(7)提高基板温度可使得磁控溅射Cu-Zr金属玻璃薄膜的结构不均匀性程度减小，锯齿流变关联长度增大，从而使得剪切带形核困难，材料纳米摩擦磨损抗力提高。该成果对于深入认识金属玻璃塑性行为与纳米尺度弹性不均匀性的关系具有重要意义。 .上述成果对于构建金属玻璃快二次弛豫与塑性起源的内禀关联，提供极为重要实验依据，同时也为利用动态弛豫谱监控、改变金属玻璃动力学结构特征，实现其宏观塑性，优化其综合机械性能的奠定了实验和理论基础。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Influence of short- to medium-range electronic and atomic structure on secondary relaxations in metallic glasses
短程到中程电子和原子结构对金属玻璃二次弛豫的影响
  • DOI：
    10.1016/j.actamat.2020.06.008
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Acta Materialia
  • 影响因子：
    9.4
  • 作者：
    Huang B.;Yuan C.C.;Wang Z.Q.;Tong Y.;Wang Q.;Yi J.;Wang G.;He Q.F.;Shek C.H.;Yang Y.
  • 通讯作者：
    Yang Y.
Nanostructural metallic materials: Structures and mechanical properties
纳米结构金属材料：结构和机械性能
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Materials Today
  • 影响因子：
    24.2
  • 作者：
    Sun L. G.;Wu G.;Wang Q.;Lu J.
  • 通讯作者：
    Lu J.
Gamma relaxation in Dy-based metallic glasses and its correlation with plasticity
镝基金属玻璃的伽马弛豫及其与塑性的相关性
  • DOI：
    10.1016/j.scriptamat.2022.115017
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Scripta Materialia
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Shao Liliang;Xue Lin;Qiao Jichao;Wang Qing;Wang Qianqian;Shen Baolong
  • 通讯作者：
    Shen Baolong
Structural heterogeneities and mechanical behavior of amorphous alloys
非晶合金的结构异质性和力学行为
  • DOI：
    10.31901/24566780.2020/14.1-2.346
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Progress in materials science
  • 影响因子：
    37.4
  • 作者：
    Qiao J. C.;Wang Q.;Pelletier J.M.;Kato H.;Casalini R.;Crespo D.;Pineda E.;Yao Y.;Yang Y.
  • 通讯作者：
    Yang Y.
The role of nano-scale elastic heterogeneity in mechanical and tribological behaviors of a Cu–Zr based metallic glass thin film
纳米级弹性不均匀性在Cu-Zr基金属玻璃薄膜机械和摩擦学行为中的作用
  • DOI：
    10.1016/j.intermet.2021.107159
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Intermetallics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Ma Xindi;Ma Jiang;Bian Xilei;Tong Xing;Han Dongxue;Jia Yuefei;Wu Shiwei;Zhang Nizhen;Geng Chuan;Li Peiyou;Wang Qing;Zhang Yi;Wang Gang
  • 通讯作者：
    Wang Gang

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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