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结构弛豫对Al3+/Yb3+共掺石英玻璃结构和性能的影响

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硅酸盐学报 2018年第11期46卷 1499-1506页

作者：郭梦婷邵冲云王璠任进军于春雷王世凯胡丽丽中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

采用溶胶–凝胶法结合高温烧结工艺制备Al^3＋/Yb^3＋共掺石英玻璃,通过在玻璃转变温度（Tg）以下对玻璃进行等温退火,研究了退火时间对Al^3＋/Yb^3＋共掺杂石英玻璃密度、折射率和光谱性质的影响,并利用X射线衍射、Fourier转换红外（F... 详细信息

采用溶胶–凝胶法结合高温烧结工艺制备Al^3＋/Yb^3＋共掺石英玻璃,通过在玻璃转变温度（Tg）以下对玻璃进行等温退火,研究了退火时间对Al^3＋/Yb^3＋共掺杂石英玻璃密度、折射率和光谱性质的影响,并利用X射线衍射、Fourier转换红外（FTIR）、Raman光谱、核磁共振等结构分析手段探索其影响机理。结果表明：当退火温度为900℃时,随着退火时间增加,Al^3＋/Yb^3＋掺杂石英玻璃的折射率逐渐增大,紫外吸收边逐渐蓝移,Yb^3＋离子的吸收和发射截面逐渐下降,退火200 h后Yb^3＋离子出现2个荧光寿命;在Tg温度以下退火,玻璃的非晶态特征和Al的配位数不会发生明显变化;玻璃的假想温度及结构混乱度随退火时间增加逐渐下降。

关键词：结构弛豫镱掺杂石英玻璃光谱性质物理性质稀土局域结构

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无机玻璃结构弛豫及其影响因素综述

硅酸盐通报 2024年

作者：李靖威李敬超郑睿鹏王晨生态环境部核与辐射安全中心清华大学核能与新能源技术研究院国家电投内蒙古公司北露天煤矿

本文介绍了玻璃结构弛豫的假想温度与弛豫动力学理论,并阐述了这些理论的建立、发展及研究现状。假想温度理论重点关注玻璃热历史,给出了玻璃结构弛豫进展方向与快慢的热力学判据;弛豫动力学则重点关注玻璃化转变现象,揭示了玻璃结构弛... 详细信息

本文介绍了玻璃结构弛豫的假想温度与弛豫动力学理论,并阐述了这些理论的建立、发展及研究现状。假想温度理论重点关注玻璃热历史,给出了玻璃结构弛豫进展方向与快慢的热力学判据;弛豫动力学则重点关注玻璃化转变现象,揭示了玻璃结构弛豫的微观机制与演变过程。热历史、玻璃成分、杂质缺陷、温度等是影响无机玻璃结构弛豫的关键因素,也是玻璃生产与应用过程中的重要切入点。目前,玻璃结构弛豫理论发展较为完善,但复杂体系无机玻璃结构弛豫的试验研究依然存在诸多空白,具体微观机制有待进一步完善,并且微晶玻璃和玻璃基复合材料的结构弛豫还未受到广泛关注,此类“瓶颈”问题的突破有望支撑无机玻璃材料在更为严苛的应用环境中长期安全服役。

关键词：无机玻璃结构弛豫假想温度弛豫动力学影响因素安全服役

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铜基非晶合金热效应和剪切模量变化起源

力学学报 2020年第6期52卷 1709-1718页

作者：张浪渟 Vitaly A Khonik 乔吉超西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 沃罗涅日国立师范大学普通物理系沃罗涅日394043俄罗斯

剪切模量在非晶合金黏性流动、扩散及结构弛豫等行为中起着重要作用.宏观剪切弹性决定非晶合金热流变化.探索非晶合金在结构弛豫和玻璃转变过程中宏观力学性能与热流的关联有助于理解其力学行为起源.本研究基于自间隙理论对Cu49Hf42Al9... 详细信息

剪切模量在非晶合金黏性流动、扩散及结构弛豫等行为中起着重要作用.宏观剪切弹性决定非晶合金热流变化.探索非晶合金在结构弛豫和玻璃转变过程中宏观力学性能与热流的关联有助于理解其力学行为起源.本研究基于自间隙理论对Cu49Hf42Al9非晶合金热流、剪切模量及黏度进行研究,建立剪切模量与热流之间的关联.通过测量剪切模量精确测定自间隙缺陷浓度演化规律.从能量角度出发,通过激活能图谱探索自间隙缺陷浓度对非晶合金热力学性能的影响.借助于动态力学分析仪研究非晶合金从室温到过冷液相区的动态弛豫行为,探索物理时效引起的结构弛豫以及内耗演化规律.研究结果表明,自间隙理论可准确描述非晶合金的弛豫动力学、剪切软化及结构弛豫诱导的力学行为.结合热流数据可以很好描述铸态和弛豫态非晶合金剪切模量随温度演化过程,激活能图谱直观表述了单位激活能可激活的自间隙缺陷浓度.自间隙缺陷在结构弛豫中湮灭,表现为玻璃体系结构向更稳定状态迁移.在玻璃化转变过程中,缺陷浓度显著升高伴随热吸收,表现为原子大规模协同运动和剪切软化.物理时效诱导非晶合金内耗和原子移动性降低.过冷液相区内原子移动性高至消除了结构弛豫影响.

关键词：非晶合金热流剪切模量结构弛豫自间隙缺陷微观结构非均匀性

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金属玻璃的结构年轻化及其对力学行为的影响

金属学报 2021年第4期57卷 425-438页

作者：蒋敏强高洋中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

金属玻璃是高温合金熔体深度过冷至玻璃态转变温度,其内部原子构型来不及有序结晶而形成的玻璃态固体。这类金属键的玻璃体系在原子排列上不存在长程周期性,在热力学上处于远离平衡的亚稳态,在动力学上处于阻塞态。这些特征赋予金属玻... 详细信息

金属玻璃是高温合金熔体深度过冷至玻璃态转变温度,其内部原子构型来不及有序结晶而形成的玻璃态固体。这类金属键的玻璃体系在原子排列上不存在长程周期性,在热力学上处于远离平衡的亚稳态,在动力学上处于阻塞态。这些特征赋予金属玻璃一系列优异的力学、物理、化学等性能,比如,具有接近理想极限的高强度。然而,金属玻璃的室温塑性变形极易局域化形成纳米尺度的剪切带,导致其宏观塑性十分有限。此外,自发的物理老化会使系统向低能量的平衡有序态转变,进一步削弱金属玻璃在服役过程中的塑性变形能力,表现出老化脆性。近年来,有研究表明,外部能量的输入能够使金属玻璃的结构发生"年轻化",从而达到在拓扑上更加无序的高焓状态。这一反物理老化过程能够有效改善金属玻璃的塑性变形能力,有望同时解决制约这类材料实际应用的剪切带和老化问题。因此,这方面的研究受到越来越多的关注。本文从玻璃的老化和年轻化概念出发,首先介绍了实现金属玻璃结构年轻化的主要方法,随后总结了影响年轻化的各种因素以及结构年轻化对金属玻璃塑性及其他力学行为的影响,并对金属玻璃结构年轻化的物理机制进行了评述。最后,对金属玻璃结构年轻化方面的研究进行了简要总结,并展望了该方面值得进一步研究的若干问题。

关键词：金属玻璃结构弛豫年轻化剪切带力学行为

结构稳定性对Zr基非晶合金电化学腐蚀性能的影响

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中国腐蚀与防护学报 2022年第1期42卷 79-84页

作者：阎竹张晨阳王立新袁国张元祥方烽王洋康健东北大学材料科学与工程学院沈阳110819

使用双辊法制备了高能态、高自由体积含量的Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)非晶合金,研究了结构稳定性对非晶合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中电化学性能的影响。结果表明,退火试样较铸态试样自由体积减小,动电位极化实验中均出现点蚀。在6... 详细信息

使用双辊法制备了高能态、高自由体积含量的Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)非晶合金,研究了结构稳定性对非晶合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中电化学性能的影响。结果表明,退火试样较铸态试样自由体积减小,动电位极化实验中均出现点蚀。在653 K(低于T_(g))真空退火30 min的试样电化学腐蚀后表面点蚀坑尺寸和数量减少。在693和723 K(介于T_(g)和T_(x)之间)退火的试样腐蚀后点蚀坑尺寸变小,数量增加,非晶中形成的纳米晶使点蚀敏感性增加,基体中自由体积减小阻碍点蚀坑进一步传播。研究表明,双辊法制备的高能态的、自由体积含量多的非晶合金铸带易被腐蚀,在结晶温度以下退火,可以减少其自由体积含量,有利于其腐蚀性能的提高。

关键词： Zr基非晶退火结构弛豫纳米晶电化学性能

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锆基非晶合金的动态弛豫机制和高温流变行为

力学学报 2020年第2期52卷 360-368页

作者：郝奇乔吉超 Jean-Marc Pelletier 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 INSA-Lyon MATEIS UMR5510F-69621 VilleurbanneFrance

非晶合金的动态弛豫机制对于理解其塑性变形,玻璃转变行为,扩散机制以及晶化行为都至关重要.非晶合金的力学性能与动态弛豫机制的本征关联是该领域当前重要科学问题之一.本文借助于动态力学分析(DMA),探索了Zr50Cu40Al10块体非晶合金从... 详细信息

非晶合金的动态弛豫机制对于理解其塑性变形,玻璃转变行为,扩散机制以及晶化行为都至关重要.非晶合金的力学性能与动态弛豫机制的本征关联是该领域当前重要科学问题之一.本文借助于动态力学分析(DMA),探索了Zr50Cu40Al10块体非晶合金从室温到过冷液相区宽温度范围内的动态力学行为.通过单轴拉伸实验,研究了玻璃转变温度附近的高温流变行为.基于准点缺陷理论(quasi-point defects theory),对两种力学行为的适用性以及宏观力学行为变化过程中微观结构的演化规律进行描述.研究结果表明,准点缺陷理论可以很好地描述非晶合金损耗模量α弛豫的主曲线.基于非晶合金的内耗行为,玻璃转变温度以下原子运动的激活能Uβ为0.63 eV.与准点缺陷浓度对应的关联因子χ在玻璃转变温度以下约为0.38,而在玻璃转变温度以上则线性增大.Zr50Cu40Al10块体非晶合金在玻璃转变温度附近,随温度和应变速率的不同而在拉伸实验中显示出均匀的或不均匀的流变行为.非晶合金的高温流变行为不仅可以通过扩展指数函数和自由体积理论来描述,还可以通过基于微剪切畴(shear micro-domains,SMDs)的准点缺陷理论来描述.

关键词：非晶合金动态力学分析高温拉伸结构弛豫准点缺陷理论

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非晶材料与物理近期研究进展

物理学报 2018年第12期67卷 81-93页

作者：孙奕韬王超吕玉苗胡远超罗鹏刘明咸海杰赵德乾丁大伟孙保安潘明祥闻平白海洋柳延辉汪卫华中国科学院物理研究所极端条件物理重点实验室北京100190

由于结合了金属和玻璃的特性,非晶合金表现出许多新奇和优异的力学和物理性质,在很多领域具有广泛的应用前景.非晶合金具有连续可调的成分、简单无序的原子结构、丰富多变的材料性质,为研究非晶态物理中的许多共性科学问题提供了理想的... 详细信息

由于结合了金属和玻璃的特性,非晶合金表现出许多新奇和优异的力学和物理性质,在很多领域具有广泛的应用前景.非晶合金具有连续可调的成分、简单无序的原子结构、丰富多变的材料性质,为研究非晶态物理中的许多共性科学问题提供了理想的模型材料.块体非晶合金的发展更是将玻璃和液体及其相关科学问题的研究推进到凝聚态物理和材料科学的研究前沿.中国科学院物理研究所极端条件物理重点实验室亚稳材料合成、结构及性能研究组(EX4组)近二十年来一直致力于非晶材料和物理的研究,在新型非晶合金的制备、物性以及相关机理的研究上取得了许多重要成果.本文介绍团队最近在非晶材料和物理机理方面取得的研究成果,包括非晶合金的动力学行为和调控、非晶合金的表面动力学、功能应用以及材料探索新方法等.

关键词：非晶合金结构弛豫表面动力学玻璃形成能力

结构状态对全金属Fe基非晶合金腐蚀性能的影响

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材料导报 2022年第S01期36卷 360-364页

作者：胡家富谢春晓陶平均广东工业大学材料与能源学院广州510006 东莞理工学院机械工程学院广东东莞523808

采用单辊甩带法制备(Fe_(0.52)Co_(0.18)Ni_(0.30))_(73)Cr_(17)Zr_(10)全金属铁基非晶合金,对其进行不同的结构弛豫处理,即在低于玻璃转化温度(T_(g)=825 K)下725 K进行0 h、0.5 h、2 h、4 h、10 h真空退火热处理,获得不同结构状态的... 详细信息

采用单辊甩带法制备(Fe_(0.52)Co_(0.18)Ni_(0.30))_(73)Cr_(17)Zr_(10)全金属铁基非晶合金,对其进行不同的结构弛豫处理,即在低于玻璃转化温度(T_(g)=825 K)下725 K进行0 h、0.5 h、2 h、4 h、10 h真空退火热处理,获得不同结构状态的非晶合金,并在玻璃转化温度以上925 K进行真空晶化处理,保温10 min得到晶态(Fe_(0.52)Co_(0.18)Ni_(0.30))_(73)Cr_(17)Zr_(10)。用XRD测试试样物相组成,并用DSC分析热力学参数,得出结构弛豫焓(ΔH_(fv)),然后计算相应的自由体积含量(V_(0));用电化学工作站测试试样在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中的电化学腐蚀性能;用SEM观察试样腐蚀形貌,并用EDS测试元素种类和含量。结果表明,一定程度的结构弛豫能降低非晶合金中的自由体积量,使原子堆积更加紧密、结构更加稳定,从而提高非晶合金的抗均匀腐蚀性能和抗点蚀性能,其中0.5 h和2 h时结构弛豫的效果最佳;而结晶态和长时间结构弛豫则会提高非晶合金的点蚀敏感性,降低钝化膜致密度,从而加剧腐蚀。

关键词：结构状态全金属铁基非晶合金结构弛豫晶化处理腐蚀性能

Au掺杂HgInTe成键机制与电子性质的第一性原理研究

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人工晶体学报 2023年

作者：高求罗燕罗江波刘米丰杨榛赵涛傅莉上海航天电子技术研究所西北工业大学凝固技术国家重点实验室

Hg3In2Te6(简称MIT)是Ⅱ-Ⅵ/Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体Hg((3-3x))In2xTe3中x=0.5时对应的稳定相。本文采用第一性原理方法，系统地探究了Au在MIT中的稳定性和掺杂效率。计算结果表明：Au—Te键具有与Hg—Te相似的极性共价键特性，表明Au在MI... 详细信息

Hg3In2Te6(简称MIT)是Ⅱ-Ⅵ/Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体Hg((3-3x))In2xTe3中x=0.5时对应的稳定相。本文采用第一性原理方法，系统地探究了Au在MIT中的稳定性和掺杂效率。计算结果表明：Au—Te键具有与Hg—Te相似的极性共价键特性，表明Au在MIT中具有一定掺杂稳定性。此外，发现Au在MIT中存在两性掺杂特性：Au在AuHg和AuIn体系中表现受主特性，Au-5d电子轨道分别在价带顶和-4eV位置与Te-5p电子轨道形成共振，形成受主杂质能级；而Au在AuTe和AuI体系中表现施主特性，Au-5d与Hg-6s、In-5s电子轨道在导带底产生共振，形成施主杂质能级。富Hg条件下，AuI、AuTe与AuHg之间会产生自我补偿效应，费米能级被钉扎在价带顶，而富Te条件下，上述自我补偿效应将会得到有效消除。

关键词： MIT 掺杂结构弛豫自我补偿效应杂质能级第一性原理