新研究揭示非晶形成條件

中國科學院院士、松山湖材料實驗室主任汪衛華團隊利用機械合金化方法系統探索了玻璃形成能力與力致非晶能力的關系，研究揭示了非晶形成條件。相關成果近日發表于《材料雜志》（Acta Materialia）。

目前，形成非晶的途徑可大致分為兩類：一類是通過將無序狀態保留而形成的非晶固體，如從氣體到固體的氣相沉積、磁控濺射以及最常見的通過液體快冷所導致的玻璃轉變等；另一類非晶形成是通過將有序狀態無序化，常見的如超聲振動、高速沖擊、球磨非晶化等。前一個途經可以通過玻璃形成能力來衡量非晶形成過程，而后一個過程是有序到無序的轉變，需要借助應力等外場能量的注入，因此需要利用力致非晶能力來衡量。

長期以來，人們普遍認為玻璃形成能力與力致非晶能力具有正相關的聯系，即體系玻璃形成能力越好，力致非晶能力越高，但其中的理論依據及關聯程度并不明晰。

最新研究利用機械合金化方法系統探索了玻璃形成能力與力致非晶能力的關系。令人驚訝的是，同以往認識不同，該研究發現，力致非晶能力和玻璃形成能力之間的關聯是可以調控的，且并不存在一種簡單的關聯模式。并且這種可調控性在模擬（周期加載）和實驗（球磨）上均會出現，說明這一調控機制的普遍性。

為了從理論上解釋這種可調控性，該研究系統比較了無序到有序及有序到無序的形核理論，以此來聯系玻璃形成能力（抵抗結晶）同力致非晶能力的關系，研究表明在高應力狀態下，玻璃形成能力與力致非晶能力呈現負相關性，而在低應力狀態下，玻璃形成能力與力致非晶能力呈現正相關性。所反映的關聯性以及應力作用下的可調控性。

論文共同通訊作者汪衛華表示，該研究為利用非晶化途徑的應力可調性調控非晶納米晶的形成提供了新思路，也為利用力致非晶化來調控材料性能提供了理論依據。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120218