金屬玻璃處于亞穩(wěn)態(tài)，弛豫行為是其固有特征之一。這種行為表現(xiàn)在很寬的時(shí)間、頻率和溫度范圍內(nèi)，對(duì)金屬玻璃的性能和應(yīng)用起著決定性的作用。金屬玻璃表現(xiàn)出復(fù)雜的弛豫過程，其中一種是快速的、局部的、可逆的β弛豫。此外，大多數(shù)具有β的金屬玻璃系統(tǒng)只表現(xiàn)出多余的翅膀或?qū)掗煹募绨蚍?，這些肩膀峰不夠突出，無法識(shí)別。稀土基金屬玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和β弛豫特征溫度較低，室溫物理老化影響其性能。因此，開發(fā)具有較高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和β弛豫特征溫度的金屬玻璃體系尤為重要。β弛豫和α弛豫動(dòng)力學(xué)的普遍性和機(jī)理是材料科學(xué)中的重要問題。

基于此，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)陳長(zhǎng)玖團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)制備了具有明顯β弛豫的GdxNi20Al80-x(x=50,60,65,70at.%)金屬玻璃。此外，Gd-Ni-Al玻璃具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱穩(wěn)定性，為研究β-弛豫的一些有爭(zhēng)議的問題提供了一個(gè)新的模型系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了金屬玻璃弛豫過程的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，闡明了弛豫行為。相關(guān)研究成果以“Prominent β-relaxation and stress relaxation decoupling phenomenon in Gd-Ni-Al metallic glasses”為題在Journal of Alloys and Compounds上發(fā)表。

研究人員制備了具有明顯β弛豫的GdxNi20Al80-x（x=50,60,65,70at.%）金屬玻璃。Gd50Ni20Al30、Gd60Ni20Al20、Gd65Ni20Al15和Gd70Ni20Al10玻璃的β弛豫激活能分別為1.25eV、1.14eV、1.02eV和1.03eV。Gd70Ni20Al10合金的β弛豫現(xiàn)象最為明顯，但在非晶基體中也分布有一些納米晶Gd3Ni相。Gd50Ni20Al30玻璃的結(jié)晶激活能為476kJ/mol，熱穩(wěn)定性最高。Gd70Ni20Al10合金表現(xiàn)出弛豫解耦現(xiàn)象，為兩步弛豫過程。405K時(shí)β弛豫的弛豫時(shí)間為0.5s，而快速弛豫的弛豫時(shí)間為7202s。對(duì)弛豫動(dòng)力學(xué)和時(shí)間尺度的分析證實(shí)了此處的快速弛豫不同于β弛豫。研究成果為有助于理解金屬玻璃的動(dòng)力學(xué)弛豫行為和變形機(jī)制。