Atomic mobility in nanoglasses
纳米玻璃中的原子迁移率
基本信息
- 批准号:427131164
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2019
- 资助国家:德国
- 起止时间:2018-12-31 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Nanoglasses are a relatively new class of amorphous materials, consisting of two distinct amorphous regions with different atomic arrangements with characteristic dimensions of a few nanometer. It has been found that the atomic structure of metallic nanoglasses is distinctly different from that of the well-known metallic glasses prepared by quenching from the melt. Compositional fluctuations (segregation), free volume differences and increased medium range order, but without crystallization, seem to be the major structural differences between the nanoglasses and the rapidly quenched metallic glasses. The structural differences in the two regions result in drastic changes of the mechanical and the functional properties compared to rapidly quenched metallic glasses. Diffusion can be used as a tool to identify structural differences in materials, for example, diffusion along interfaces and in the bulk are typically very different. In the current project, atomic mobility will be studied in nanoglasses and in the rapidly quenched reference structure to identify more details of the drastic structural differences between nanoglasses and the conventionally prepared metallic glasses. Studies of diffusion processes require detailed knowledge of the atomic structure, and, consequently, structural characterization of the metallic nanoglasses will be performed to identify the microstructure of the nanoglasses and the atomic structure of the interfacial regions. Nanoglass samples in three materials systems, i.e. Fe90Sc10, Cu50Zr50 and Pd80Si20, will be prepared by inert gas condensation using thermal evaporation and magnetron sputtering. Standard sample characterization will be performed using XRD, SEM and TEM, and for selected samples also SAXS, EXAFS, radial distribution functions and Mössbauer spectroscopy to characterize the morphology, microstructure and atomic structure of the different amorphous phases. In a complementary research approach the two research groups at Karlsruhe Institute of Technology and at University Münster will study the self diffusion, the impurity diffusion and the interdiffusion in the three selected nanoglass systems and the rapidly quenched reference samples.
纳米玻璃是一类相对较新的非晶态材料,由两个不同的非晶态区域组成,具有不同的原子排列,特征尺寸为几纳米。研究发现,金属纳米玻璃的原子结构与用熔体淬火法制备的金属玻璃有明显的不同。成分波动(偏析)、自由体积差异和中阶有序增加,但没有结晶,似乎是纳米玻璃与快速淬火金属玻璃的主要结构差异。与快速淬火的金属玻璃相比,这两个区域的结构差异导致了机械性能和功能性能的巨大变化。扩散可以用作识别材料结构差异的工具,例如,沿界面的扩散和体中的扩散通常是非常不同的。在当前的项目中,原子迁移率将在纳米玻璃和快速淬火参考结构中进行研究,以确定纳米玻璃与传统制备的金属玻璃之间巨大结构差异的更多细节。扩散过程的研究需要原子结构的详细知识,因此,金属纳米玻璃的结构表征将被执行,以确定纳米玻璃的微观结构和界面区域的原子结构。采用惰性气体冷凝热蒸发和磁控溅射法制备Fe90Sc10、Cu50Zr50和Pd80Si20三种材料体系的纳米玻璃样品。标准样品将使用XRD, SEM和TEM进行表征,并对选定的样品进行SAXS, EXAFS,径向分布函数和Mössbauer光谱来表征不同非晶相的形貌,微观结构和原子结构。卡尔斯鲁厄理工学院和德国慕尼黑大学的两个研究小组将采用互补的研究方法,研究三种选定的纳米玻璃体系和快速淬火参考样品中的自扩散、杂质扩散和相互扩散。
项目成果
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