Revealing hidden supercooled liquid states in Al-based metallic glasses by ultrafast scanning calorimetry: Approaching theoretical ceiling of liquid fragility

铝基非晶合金具有密度低、强度高、耐腐蚀等诸多优异性 能; 然而, 铝基非晶合金形成能力差, 一般需要非常高的冷却速率, 这限制了铝基非晶合金应用. 玻璃形成理论认为形成能力与过冷 液体密切相关. 但在一般升温测量时, 铝基非晶合金不显示玻璃转 变或过冷液体, 而是直接变成晶态. 目前为止, 关于铝基非晶合金的 玻璃转变和过冷液体属性仍然是未知的. 本文采用超快速差热分 析方法(Flash DSC)使得升温速度达到10000 K s−1, 测量了20余种 常见铝基非晶合金的玻璃转变行为和过冷液体特征. 发现铝基非 晶合金普遍具有很高的液体脆度系数(m), 其中某些成分m>160, 已经接近理论上预测的脆度系数上限m∼175. 通过系统研究这些成 分的形成能力, 发现铝基非晶合金的玻璃形成能力与脆度系数成 反相关, 而且这种相关不是线性的. 只有m>100时, 降低m才会对玻 璃形成能力有明显影响; 相反, m>100的玻璃形成力普遍较弱, 而且 随m变化不显著. 因此, 过高的液体脆度系数可能是铝基非晶合金 形成能力差的一个重要原因.