自由体积在BMG的研究里一个常用的概念,BMG的塑性、GFA、磁性能,甚至耐腐蚀性能都与自由体积多多少少有点关系,不过最近更多的是提“密堆程度”了,也许是因为自由体积实在是很不好测量的。严格的说非晶中到底含有多少自由体积似乎是无法确定的,因为找不到一个完全不含有自由体积的非晶来做参考态,所以现有的几种方法实际上是在测量自由体积的改变量,特别是在加热过程中或者加热后的改变量。最简单就是测密度(阿基米德法),但是测量一般是在室温下进行的,所以测得的不是自由体积的实时改变量。另外焓变和正电子寿命也是常用的方法,他们跟自由体积的改变量或其本身是成正比的,但是由于不同的成分有不同的比例系数,所以无法直接用焓变和正电子寿命在比较不同成分的BMG之间进行比较。 不管Cohen关于自由体积的原始概念有多复杂,自由体积始终是样品总体积的一部分,所以由热膨胀来测量自由体积在加热过程中的变化原则上是可行的。实际上Yavari等人已经用热膨胀的方法来测量了自由体积的改变量,但所用的参考态是弛豫后非晶态的热膨胀曲线,由于弛豫后的非晶态仍然有玻璃转变(实际上更明显了),所以导致在玻璃转变附近的测量结果不是很清楚。本文提出了一种用假象热膨胀曲线作为参考态来测量自由体积在加热中如何变化的方法,再由所得的测量结果定义出“特征自由体积”,其含义是在结构弛豫中释放出来的那部分自由体积的含量。通过在9个相同系列的Fe基和12个Pd,Mg,Cu,Zr,Ti,Fe基BMG之间进行比较,发现“特征自由体积”与这些BMG的GFA有着敏感而密切的关系。另外还讨论了热膨胀和DSC在观察玻璃转变时的差异,观察到热膨胀系数的顶点温度和DSC所测得的Tg-end是有对应关系的,但是两者也有差异,这种差异跟GFA也有关系。 本文提出的“特征自由体积”最大的好处就是可以直接在不同成分之间进行比较,另外本文还提出了存在着另外一种“特征自由体积”(在玻璃转变过程中产生的新的自由体积),但是由于样品在还没有完全进入过冷液相区时就开始软化了,所以我们的热膨胀仪不能精确测量这后一种“特征自由体积”,但我们认为其他非接触性的热膨胀仪可以测量这后一种“特征自由体积”,这对研究玻璃转变是有意义的。
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