非晶合金材料合作研究取得进展

这种二十面体由于自身五次对称性而不能排满整个空间，需要另外一些和它有着很强亲和能力的团簇来充当溶质原子。这种不同种类的原子团簇的相互结合，提高体系的稳定性。该项工作把非晶合金的形成和合金的微观原子结构联系起来，对认识非晶合金形成机理，寻求如何提高合金非晶形成能力的方法，探索新的非晶合金体系有重要意义。相关工作发表在《应用物理学快报》（Appl. Phys. Lett. 96, 021901(2010)）。文章随后被Asia Materials评为研究亮点（http://www.natureasia.com/asia-materials/highlight.php?id=648）。事实上，非晶态材料中这种团簇的相互连接和密堆是无序态中结构不均匀的一种体现。这种原子层次上的结构特征不仅在玻璃形成能力中有非常重要的作用，而且在形变机理的问题中也扮演非常重要的角色。在非晶合金中，人们比较关注的结构单元之一就是二十面体，因为它有比较高的堆积密度和非常低的能量。但它在一些非晶成分当中却并不存在，因此用它来描述整个无序材料的结构特征是缺乏普遍性的。然而，这种多面体却有一个非常重要的对称性特征——局部的五次对称性（LFFS），它在无序态材料中是广泛存在的。而且由于非晶态中这种团簇的相互连接作用，使得这种局部的五次对称性结构在空间中也不是均匀分布的，而是形成不均匀的条形或者链形结构。最近他们采用这种结构上的五次对称性来作为非晶合金的结构特征指标，来描述CuZr二元非晶体的形变特征。通过分子动力学模拟发现非晶合金的塑性形变的局域化特征能（或者称作非晶合金形变的结构单元，类似晶体材料中的位错）能很好的用这个结构参数来描述。这种局域化的塑性形变最初是在LFFS强度很低区域产生。随着形变量的逐渐增加，非晶合金中LFFS强度低的区域产生了大量塑性形变并且趋于饱和，这样塑性形变就会向LFFS强度比较高的区域扩展。这些结果表明局部结构特征参数LFFS在控制塑性形变的产生和扩展上是一个非常关键的因素。这对从原子尺度上理解塑性形变和非晶合金形变的结构单元理论（剪切形变区模型）以及剪切带的产生都有重要的意义。该文章的结果发表在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 106, 135503(2011)）上。相关工作得到了国家自然科学基金，科技部973项目和中科院国际合作团队项目的支持。（来源：中国科学院物理研究所）
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