[摘要]玻璃金属,作为非晶态玻璃宗族的一个“新”成员(几十年历史),一方面,因为它优异的机械、磁学、电化学等性质而具有诱人的使用价值和远景；另一方面,它共同的无方向性金属键“无序”密堆布局,为包含玻璃布局、玻璃构成和熔体过冷液行动在内的一系列非平衡凝聚态领域内未处理的严重基础问题的研讨供给了共同的模型系统和研讨机缘。因此,近几十年来金属玻璃一直是资料科学研讨的热点前沿。
,作为非晶态玻璃宗族的一个“新”成员(几十年历史),一方面,因为它优异的机械、磁学、电化学等性质而具有诱人的使用价值和远景；另一方面,它共同的无方向性金属键“无序”密堆布局,为包含玻璃布局、玻璃构成和熔体过冷液行动在内的一系列非平衡凝聚态领域内未处理的严重基础问题的研讨供给了共同的模型系统和研讨机缘。因此,近几十年来金属玻璃一直是资料科学研讨的热点前沿。关于物质相变的研讨直接关联到物质布局以及物质使用中的功能调制。“非晶多形状改变(相变)”在许多传统非晶态物质中的发现和深入研讨,推进了人们对非晶态物质的知道。通常以为这种非晶多形状改变表象与其相应液体布局的崎岖有关,对应着方向性键合的敞开网络布局特性(低配位,通常小于6)。所以,人们以为在具有无方向性金属键密堆布局的金属玻璃中不太能够会存在非晶多形状表象。本论文的研讨工作是以铈基稀土金属玻璃为模型系统,综合使用多种高压技能,发现了铈基金属玻璃中压力诱导的非晶多形状改变表象及其机理；研讨了与金属玻璃的非晶多形状改变有关的各种物理性质的改变；探究了使用非晶多形状金属玻璃作为前驱体的新资料组成方法、机理以及新资料的布局形状。本论文得到的首要成果如下： (1)选用原位高压同步辐射X射线衍射技能研讨了Ce32La32Al16Ni5Cu15大块金属玻璃的紧缩行动,初次在大块金属玻璃中发现了从一个非晶态到另一个非晶态的非晶多形状改变表象。使用原位高压同步辐射X射线衍射技能,在液氦作为传压介质的极佳等静压条件下,研讨了富含高浓度铈元素(Ce)的简单二元Ce75Al25金属玻璃的紧缩行动,在Ce75Al25金属玻璃中进一步确认了一个从低密度非晶态到高密度非晶态的体积塌缩型非晶多形状改变表象。一起,选用原位高压Ce-L3边同步辐射X射线吸收谱技能,首次直接从试验上提醒了含Ce金属玻璃中4f电子非局域化改变诱导其非晶多形状改变的机理。这种电子性质的非晶多形状改变与传统玻璃物质在压力下发作的因为配位数添加而致使的布局重排调整的非晶多形状改变表象彻底不一样,展示了一种共同的新式非晶多形状改变机理,拓展了无序系统中非晶多形状表象的研讨。此外,Ce75Al25金属玻璃的布局因子中的预峰在压力下表现了独特的难紧缩性特征。这个表象能够推进咱们关于与预峰有关的玻璃布局的知道。 (2)经过原位高压高温同步辐射x射线衍射、常压及原位高压低温电、磁测量技能,研讨了低密度非晶态和高密度非晶态Ce75Al25金属玻璃的热稳定性和电、磁性质及两种玻璃态之间性质的区别,经过与不含4f电子的La75Al25金属玻璃样品进行对比,再次确认了随同非晶多形状改变而发作的物理性质骤变的4f电子机制。据咱们所知,本论文首次在金属玻璃中观察到了压力调制的电阻温度系数从负到正的改变,以及成分和磁场调制的磁阻从正到负的改变。这些发现能够推进金属玻璃非晶多形状表象的使用,一起也能够为描绘凝聚态物质中4f电子行动的理论研讨供给特别而风趣的模型系统。别的,在中国新建成的上海同步辐射微聚集硬x射线光束站,咱们首次成功地开展了室温下的原位高压x射线衍射试验,发现了在Ce75Al23Si2金属玻璃中的高压诱导非晶多形状表象；提醒了微量元素掺杂对Ce75Al25金属玻璃的非晶多形状改变及其物理性质的影响。 (3)使用高压同步辐射x射线衍射技能,咱们进一步研讨了高密度非晶态的Ce75Al25金属玻璃的高压行动,发现把它加压到25 GPa左右时,俄然晶化构成了一种新式的fcc-Ce3Al取代型固溶体合金。依据休谟-饶塞里规律,Ce和Al元素在常温常压下,原子半径约差28%、电负性约差0.45,它们之间不能够构成固溶体合金。综合使用原位高压同步辐射x射线衍射、原位高压同步辐射x射线吸收谱以及第一性原理计算技能,咱们发现是4f电子从局域态到巡游态的改变致使了Ce和Al的原子半径和电负性区别在高压下变得越来越小,使得系统满意了休谟-饶塞里规律然后构成新式的fcc-Ce3Al固溶体合金。当压力彻底卸载后,虽然试验成果显示fcc-Ce3Al固溶体合金中的4f电子根本康复到了局域态,但是其原子布局却在常压下能够保持稳定(至少在常温下的1年时间内),标明咱们组成了一种全新的在常温常压下存在的“非休谟-饶塞里”固溶体合金资料。