Progreso|Un nuevo estado de las aleaciones: el descubrimiento del vidrio glaciar metálico

El estado vítreo glacial, como un nuevo tipo de estado metaestable amorfo, apareció por primera vez en 1996. En ese momento, el grupo de investigación de Kievelson en la UCLA descubrió que si un líquido molecular, el fosfito de trifenilo (TPP), se mantenía a una temperatura específica en el rango de los líquidos sobreenfriados, el TPP se convertiría en una energía entre un nuevo estado entre el amorfo y el cristalino. estados, el estado de vidrio glacial. Esta transformación se llama proceso de glaciación, que es una transformación estructural de un líquido a otro líquido con la misma composición (cambio de fase líquido-líquido), y el producto del cambio de fase es un estado de vidrio glacial. El vidrio de glaciar no sólo tiene una estructura amorfa sino que también se funde como un cristal. El estado vítreo del glaciar tiene una temperatura de transición vítrea, fragilidad, densidad, reflectividad y estructura molecular completamente diferentes a las del estado vítreo. Por lo tanto, estudiar el estado vítreo de los glaciares tiene una importancia científica y un valor práctico importantes.

Las aleaciones amorfas formadas en líquido son sistemas atómicos simples. En los últimos años, ha habido muchos informes sobre la transición de fase líquido-líquido de este sistema, pero hay pocos estudios sobre el estado vítreo del producto de transición de fase líquido-líquido-glaciar metálico. Algunos experimentos piensan que es "súper estable", mientras que otros piensan que es el efecto de los nanocristales. Las simulaciones de dinámica molecular indican que la plata líquida se transforma en una nueva fase "G", que es amorfa en la función de distribución radial, tras el recocido isotérmico cerca de su temperatura de transición vítrea. Al mismo tiempo, aparecen "picos endotérmicos" evidentes en la fase "G" durante el proceso de calentamiento; estas son características del estado del vidrio glaciar;

Recientemente, bajo la dirección del académico Wang Weihua, el investigador Bai Haiyang y el investigador especial Sun Yonghao, Shen Jie, estudiante de doctorado en el Instituto de Física de la Academia China de Ciencias/Laboratorio clave de física de condiciones extremas. en el Centro Nacional de Investigación de Física de la Materia Condensada en Beijing, presentó su trabajo en La- Se utilizó una aleación amorfa a base de Ce como precursor para preparar con éxito vidrio de glaciar metálico (la Figura 1 muestra la secuencia de la estructura icosaédrica de la fase del glaciar). Primero, prepararon una aleación amorfa con una composición de La 32.5 Ce 32.5 Co 25 Al 10 (porcentaje atómico) y encontraron que la muestra tenía un pico exotérmico obvio en el análisis térmico diferencial (Figura 2a). Posteriormente, realizaron una caracterización in situ del proceso de calentamiento y descubrieron que la dureza y la estructura de la nueva muestra cambiaron significativamente (Figura 2b-d), pero el producto de transformación aún era amorfo (Figura 3) al cambiar rápidamente la temperatura después; Después del pico exotérmico, al enfriar la muestra, descubrieron que la muestra tenía una nueva temperatura de transición vítrea. Esto demuestra que las nuevas muestras pueden tener un estado glacial potencialmente metálico. En este trabajo, el equipo de investigación utilizó calorimetría diferencial de barrido flash (FDSC) para estudiar la trayectoria de transformación de fase de la aleación amorfa La 32.5 Ce 32.5 Co 25 Al 10 bajo una serie de velocidades de calentamiento (Figura 4) y descubrió que cuando la temperatura aumenta Cuando cuando la velocidad alcanza 400-2000 K/s, aparecerá un pico endotérmico de área comparable después del pico exotérmico; la transición reversible del estado vítreo al estado vítreo inicial se puede lograr ajustando el enfriamiento después del pico de absorción/liberación, que excluye el efecto nanocristalino.

Estructura, parámetros de orden, termodinámica y caracterización cinética del estado vítreo glacial de los metales

El descubrimiento del estado vítreo glacial apoya firmemente la opinión de que las aleaciones amorfas tienen transiciones de fase líquido-líquido Proporciona un sistema ideal para estudiar la transición de fase líquido-líquido de líquidos metálicos y también proporciona un soporte ideal para investigaciones posteriores.

Este trabajo ha sido galardonado con el Proyecto de Ciencia y Tecnología de Prioridad Estratégica de la Academia de Ciencias de China (XDB30000000), el Plan Nacional Clave de I+D (2018YFA0703603) y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (11790 291, 61999108). 51971239) y Fundación Provincial de Ciencias Naturales de Guangdong (2019B0302010).

Resultados de investigación relevantes fueron publicados en la revista "Physical Chemistry Express" y incluidos como artículo de portada aceptación de patente: 202010636902. X

Enlace del artículo:

https://doi.org/10.1021/ACS.jpclett.0c01789