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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 中国材料研究学会
哈尔滨工业大学
主编 苑世剑 国际刊号ISSN 1005-0299 国内刊号CN 23-1345/TB

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引用本文:蒋东阳,吴念初,连景宝,王蕤,杨雪峰.Ni和Y影响Al-Ni-Y金属玻璃形成能力的本征机理[J].材料科学与工艺,2018,26(4):1-7.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20170362.
JIANG Dongyang,WU Nianchu,LIAN Jingbao,WANG Rui,YANG Xuefeng.Nature of Ni and Y effect on the glass forming ability in the Al-Ni-Y ternary metallic glasses[J].Materials Science and Technology,2018,26(4):1-7.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20170362.
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Ni和Y影响Al-Ni-Y金属玻璃形成能力的本征机理
蒋东阳1,吴念初1,2,连景宝1,王蕤1,杨雪峰1
(1.辽宁石油化工大学 机械工程学院,辽宁 抚顺 113001;2.中国科学院 金属研究所,沈阳 110016)
摘要:
为了揭示Ni和Y元素对Al-Ni-Y三元金属玻璃的玻璃形成能力影响的本征机理,且基于费米面和伪布里渊区理论,提出了Ni和Y元素对Al-Ni-Y三元金属玻璃的玻璃形成能力的影响分为两种情况:Ni原子通过Al和Ni原子之间的电子轨道杂化效应,改变费米面直径(2KF),从而影响Al基金属玻璃的玻璃形成能力;Y原子通过整体原子的静态结构,改变伪布里渊区(KP),最终影响Al基金属玻璃的玻璃形成能力.费米面和伪布里渊区尺寸通过电子能量损失谱(EELS)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)获得.研究表明,当两者相互作用机制满足2KF=KP,条件时,费米能级处电子态密度最低,金属玻璃整体结构的稳定性达到最佳.在此基础上,提出了δ=KP-2KF判据用于衡量Al-Ni-Y三元金属玻璃的玻璃形成能力,该判据在实验上得到验证.
关键词:  Al基金属玻璃  玻璃形成能力  电子结构  伪布里渊区  费米面
DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20170362
分类号:TG139+.8
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金(51701090);辽宁省博士启动基金(201601332);辽宁石油化工大学国家级科研项目培育基金(2016PY-023);辽宁石油化工大学科研启动基金(2016XJJ-043);辽宁省教育厅青年项目(L2017LQN025).
Nature of Ni and Y effect on the glass forming ability in the Al-Ni-Y ternary metallic glasses
JIANG Dongyang1, WU Nianchu1,2, LIAN Jingbao1, WANG Rui1, YANG Xuefeng1
(1.School of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Fushun 113001, China; 2. Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China)
Abstract:
In order to reveal the effect of Ni and Y on the glass forming ability (GFA) of Al-Ni-Y ternary alloy system,two conclusions are drawn based on the Fermi sphere-Brillouin zone interaction and spectroscopy experiments: firste the effect of Ni is influenced by the electron hybridization between Al atom and Ni atom, changing the diameter of the Fermi sphere (2KF); second the effect of Y element mainly changes the diameter of the pseudo-Brillouin zone (KP). Their effects on the Fermi level and Brillouin zone size were obtained by the EELS (electron energy-loss spectra), XPS (x-ray photoelectron spectroscopy) and XRD (x-ray diffraction). Research results showed that the static structure changes of Al atoms and Y atoms influenced the diameter of the pseudo-Brillouin zone. The best GFA could be obtained when the Fermi surfaces nearly touched the quasi-Brillouin boundaries. On this basis, the δ=KP-2KF criterion was proposed to evaluate the GFA of Al-Ni-Y ternary alloy. This criterion was confirmed by the experimental results.
Key words:  Al-based metallic glasses  glass forming ability  electronic structure  pseudo-Brillouin zone  fermi sphere

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