基于熵和剪切带开发新型非晶合金（英文）

作者：冯士东; 宋贞强; 张宴会; 李子敬; 王利民^*; 刘日平^*

来源：Science China-Materials, 2023, 66(11): 4143-4164.

非晶合金是非晶材料家族中的新成员,由于缺乏原子排列长程有序特征,具有独特的性能和广泛应用前景.然而,非晶合金的形成、成分设计和形变问题在该领域长期未得到解决,制约着新型非晶合金的高效开发.传统上,多组元非晶合金的成分设计主要遵循相图研究范式,以温度调控为出发点,确定低液相线的成分为落脚点,尤其强调深共晶成分.然而,对于缺乏相图的多组元体系则力所不及,亟需新的理论突破.本文综述了非晶转变中的热力学与动力学基本规律,重点探讨了热力学与动力学性质之间的关联性,尤其是梳理了材料熔化熵与熔点粘度、熔点等多个非晶形成经典参量之间的内在关联,提出并论证了熔化熵和振动熵为非晶形成的关键热力学参量,可有效指导高性能非晶合金的设计和表征.结合实际应用中对非晶材料的工程要求,讨论了化学成分调控对非晶合金剪切带的萌生密度和扩展稳定性的影响,并总结了在单调加载和疲劳加载条件下剪切带行为对非晶合金断裂过程的作用.最后展望了振动熵和构型熵之间争议问题,提出未来工作中需要发展具有物理意义玻璃形成能力指标和可靠数据库的需求,混合加载模式下的韧性以及疲劳和韧性之间的权衡等问题.本文为进一步建立高性能非晶材料成分设计路径提供了参考与指导.

• 单位
  亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室