温度调制热分析技术的参数选择及其对金属玻璃焓弛豫的研究

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非晶态材料是结构上无周期性和能量处于非平衡态的亚稳材料,因此弛豫是非晶态材料最本质的特征。通过快速冷却速率得到的高能量超淬火玻璃,经过适当温度退火一段时间后,在热流曲线上会发生一系列复杂的弛豫行为,包括放热焓弛豫和预吸热峰等弛豫现象。然而,相较于对焓弛豫现象的理论解释,对预吸热峰的研究还十分不足。预吸热峰的出现与玻璃转变过程有着紧密的联系,对预吸热峰的研究将有助于我们理解玻璃转变的本质,在玻璃转变过程和弛豫动力学机制等方向的研究中都有重要的意义。本文主要使用常规差示扫描量热法(DSC)和温度调制差示扫描量热法(TMDSC)相结合的手段,对在不同退火条件下超淬火高焓态玻璃中预吸热峰的特征变化、玻璃转变过程和弛豫的影响进行了研究。TMDSC是一种基于热流的线性热容测量方法,在实验中同时引入两种不同的时间尺度,由于参数的选择决定了能否从总调制热流曲线中准确地分离出重叠现象,所以需要对参数的选择进行探索。首先利用TMDSC给出了在不同调制参数下对非晶硒、三氧化二硼、Pd40Ni10Cu30P20和Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Si16.3四种非晶态材料中进行测量得到的调制热流曲线,得到了最优调制参数。然后,我们使用DSC和TMDSC对在不同退火温度和不同退火时间下的Pd40Ni10Cu30P20和Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Si16.3两种金属玻璃条带进行实验,得到一系列热力学参数,分析了在退火处理下热稳定性的变化,并讨论了不同退火条件下预吸热峰对动力学玻璃转变开始温度的影响,从而发现了预吸热峰从玻璃态进入到过冷液态之后推动了动力学玻璃转变开始温度的增加,最终导致金属玻璃的动力学稳定性得到了提高,同时,预吸热峰从玻璃态到过冷液态的演变过程是连续的,我们的研究结果表明预吸热峰的演变过程可能是与玻璃转变有关的局域动力学过程,揭示了预吸热峰的演化与动态玻璃转变之间的内在联系,对于理解金属玻璃的弛豫行为和老化有新的启发。
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