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于海滨教授团队在非晶态合金的多形态转变研究上取得进展

发布日期:2024-01-27    作者:     来源:     点击:

(通讯员 杨群)1月26日,《材料杂志》(Acta Materialia)以长文形式在线刊发国家脉冲强磁场科学中心于海滨教授团队题为“Structure and entropy control of polyamorphous transition in high entropy metallic glasses”的研究论文。中心博士后杨群为论文第一作者,于海滨教授为论文通讯作者,硕士生杨曦明、博士生张涛和我校材料科学与工程学院刘鑫旺教授参与了相关研究工作。

多形性是晶体材料中非常普遍存在的一种现象,多形态转变是这些多形性晶体之间发生相互转变的过程,在转变过程中伴随着晶体材料的结构和性能的演变,因此多形态转变也被认为是一种天然且可以被利用的调控晶体材料性能的有效途径之一。尽管非晶态物质在原子排列上缺乏晶体材料所具有的结构长程有序性,但也存在类似的非晶多形性,如生活中常见冰、单质硫和一些小分子等。最近,这种非晶多形性也被发现存在于具有重要科学和工程应用潜力的非晶态合金中,它们在连续升温或加压过程中表现出两种不同非晶相之间的相互转变,并且已经引起了极大地关注。该现象的出现不仅对认识玻璃态的本质和相变理论的丰富具有重要科学意义,也为调控和优化非晶态合金的关键性能提供新途径。然而,直到目前为止,非晶态合金中非晶多形态转变的起源仍不清楚,尤其是预测哪些组分可能表现出这种转变仍然是非晶态物理中的一大挑战。

结构和熵共同控制高熵非晶合金中的非晶多形态转变

在本工作中,于海滨教授团队提出为避免复杂的非平衡相的出现,以具有简单晶体相结构的高熵体系为研究对象,系统地研究了高熵非晶合金中非晶多形态转变的起源。通过对超过六十种高熵非晶合金组分的晶体母相和熵对非晶多形态转变过程的出现与否进行系统性研究和分析,结果发现在高熵非晶合金体系中,其非晶多形态转变是由其结构和熵共同控制的。一方面,研究发现只有当合金母相的结构相数大于等于两相时,其非晶态中才展现出非晶多形态转变过程;相反,当其晶体母相为单相时,其非晶态中非晶多形态转变过程亦缺失。另一方面,非晶多形态转变的高熵效应也被发现,即高混合构型熵不仅可以提高非晶态合金中发生非晶多形态转变的可能性,同时也增强了在转变过程中的放热效应。上述研究结果说明了结构和熵如何控制非晶多形态转变,同时也为材料设计和性能优化提供新的依据和指导。

该研究工作得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金(站中特别资助和面上)等项目的资助。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645424000545?via%3Dihub