西北工業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木建筑學(xué)院?jiǎn)碳淌趫F(tuán)隊(duì)在高熵非晶合金粘彈性力學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，該工作首次建立了非晶合金力學(xué)弛豫和平衡動(dòng)力學(xué)之間的內(nèi)稟性關(guān)聯(lián)，對(duì)于理解非晶合金動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)行為及其與微觀(guān)結(jié)構(gòu)非均勻性關(guān)聯(lián)提供了新的研究思路。相關(guān)成果以“Connection between mechanical relaxation and equilibration kinetics in a high-entropy metallic glass”為題，發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)。
西北工業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木建筑學(xué)院博士研究生段亞娟為第一作者，西北工業(yè)大學(xué)喬吉超教授、西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)Eloi Pineda教授為通訊作者。論文的共同作者有：中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所童鈺博士，西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)E. Jiménez-Piqué教授，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所王云江研究員，香港城市大學(xué)楊勇教授，日本東北大學(xué)Takeshi Wada博士、Hidemi Kato教授，法國(guó)國(guó)立里昂應(yīng)用科學(xué)學(xué)院Jean-Marc Pelletier教授。
圖1論文首頁(yè)信息
研究團(tuán)隊(duì)首次詳細(xì)探索了Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和熱動(dòng)力學(xué)特性的內(nèi)稟性關(guān)聯(lián)，如圖2所示。隨物理時(shí)效增加，其應(yīng)力松弛特性明顯地與焓平衡動(dòng)力學(xué)相關(guān)聯(lián)。這與傳統(tǒng)上僅將物理老化與β弛豫相關(guān)聯(lián)的觀(guān)點(diǎn)不同，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)激活能隨物理老化時(shí)間發(fā)生變化，并展現(xiàn)出廣泛的激活能分布。應(yīng)力松弛弛豫時(shí)間與焓弛豫時(shí)間及微納力學(xué)特性（楊氏模量和硬度等）的平衡速率呈正比。值得注意的是，高熵非晶合金動(dòng)態(tài)非均勻性和納米壓痕測(cè)得的微觀(guān)結(jié)構(gòu)非均勻性呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。通常，玻璃動(dòng)態(tài)性能與其空間結(jié)構(gòu)非均勻性質(zhì)相關(guān)，然而，該研究觀(guān)察到在空間結(jié)構(gòu)更加均勻化的同時(shí)動(dòng)態(tài)非均勻性增加。這種動(dòng)態(tài)非均勻性行為可能為老化初期階段的一個(gè)特征。動(dòng)態(tài)非均勻性來(lái)源不僅與具有不同松弛時(shí)間尺度空間區(qū)域的分布有關(guān)，也與不同類(lèi)型原子微觀(guān)重排相關(guān)松弛模式有關(guān)。這些松弛模式可以通過(guò)力學(xué)及物理機(jī)制的類(lèi)型來(lái)區(qū)分，例如剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域或類(lèi)似原子團(tuán)運(yùn)動(dòng)，也可以通過(guò)合作性的程度來(lái)區(qū)分。研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)非均勻性變化與這些機(jī)制時(shí)間尺度及其對(duì)總體松弛相對(duì)貢獻(xiàn)與老化演變過(guò)程有關(guān)。此外，應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)行為比焓弛豫表現(xiàn)出更顯著變化，這表明應(yīng)力松弛動(dòng)力學(xué)行為為更敏感的性質(zhì)，可用于表征高熵非晶合金的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
圖2(a)楊氏模量和硬度隨老化時(shí)間的演變。(b)應(yīng)力松弛時(shí)間與老化溫度在=554 K的演變規(guī)律。(c)在玻璃和過(guò)冷液體區(qū)域老化過(guò)程中的演變。(d)不同老化時(shí)間和溫度下參數(shù)隨老化時(shí)間的演變規(guī)律。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：51971178、52271153、12072344)、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(西北工業(yè)大學(xué)國(guó)際科技合作提升專(zhuān)項(xiàng)基金項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：D5000220034)、陜西省杰出青年科學(xué)基金(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：2021JC-12)、日本東北大學(xué)金屬材料研究所資助項(xiàng)目(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：202212-RDKGE-0504)、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、香港研究資助局通用研究基金(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：CityU11206362、CityU11201721)、西班牙加泰羅尼亞政府資助項(xiàng)目(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：PID2020-112975GB-I00、PID2021-126614OB-I00)、西北工業(yè)大學(xué)博士論文創(chuàng)新基金(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：CX202031)和中國(guó)國(guó)家留學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：202006290092)等項(xiàng)目的支持。尤其需要感謝的是該研究得到了西北工業(yè)大學(xué)翱翔青年學(xué)者計(jì)劃的重要支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.056101
（圖文：?jiǎn)碳⒍蝸喚?；審核：巨維博）
