利用透射电子显微镜进行CuZr基非晶合金原子尺度有序结构的直接探测

非晶合金的玻璃形成能力以及力学性能与合金成分密切相关，其本质是非晶合金的原子排列长程无序、短程或中程有序特征结构的变化，因而需要开展非晶合金原子尺度有序结构的研究。由于是原子尺度的问题，直接实验探测表征具有很大难度，相关研究主要是通过将X光衍射、中子衍射、扩展X射线精细吸收谱获得的原子排列统计信息与逆蒙特卡罗模拟、分子动力学计算相结合进行原子尺度的结构解析。本研究拟采用高分辨成像技术以及纳米束电子衍射，对不同成分CuZr基非晶合金的原子尺度有序结构进行直接实验探测，结合理论模拟，解析出不同成像和衍射信息对应的有序结构，从而建立原子尺度有序结构与成分的关联；并进一步进行非晶合金剪切带内原子尺度有序结构的研究，探索局部有序结构对剪切带产生和扩展的影响，从而揭示该体系随成分变化引起的玻璃形成能力和力学性能差异的结构根源，建立非晶合金中结构与性能的关系。

非晶合金的玻璃形成能力以及力学性能与合金成分密切相关，其本质是不同成分非晶合金具有不同的短程有序结构类型、数量、分布以及连接方式，以及由此引起的热力学、动力学的不均匀性导致。本项目结合第一性原理计算以及透射电子显微镜，对Ag掺杂CuZr基非晶合金进行研究，发现由于该合金存在团簇成分和动力学的不均匀性，在升温过程中首先发生纳米尺度相分离，阻止晶化的发生，继续升温会发生二次相分离，有利于晶化的产生，该合金复杂的相分离和晶化行为是其具有大玻璃形成能力的重要原因。对Zr-Ti-Cu-Al非晶合金剪切带和基体区域的透射电子显微学分析表明，剪切带区域具有更低的密度，更多的自由体积，这与通过其他宏观测试手段的结果相符。