An atomic mechanism for the boson peak in metallic glasses
金属玻璃中的玻色子峰是用局部结构剪切重排来模拟的。利用相应弹性理论问题的Eshelby解（J.D. Eshelby，Proc. Roy. Soc.A241，376（1957）），可以计算这种结构重排的鞍点能量。鞍点附近产生软共振振动模式。可以计算它们的密度、它们的动能、它们的四阶势项以及它们与纵向和横向声波的耦合。
2008-03-14 cond-mat.dis-nn
Fast relaxation in metallic glasses studied by measurements of the internal friction at high frequencies
通过对14种大块金属玻璃进行高频内耗测量，首次发现12种样品在400-500 K存在快弛豫峰，其弛豫时间约0.3微秒且受热处理影响微弱，并测定了4种样品的表观激活焓。
2024-04-27 cond-mat.dis-nn
Effect of the entropy on the shear viscosity of metallic glasses near the glass transition
本研究测量了14种金属玻璃，发现玻璃转变温度处的剪切黏度随混合熵增加而显著上升，其根本原因在于高混合熵对应于更低的过剩熵。
2023-11-19 cond-mat.dis-nn
Dimensionless parameter of structural ordering and excess entropy of metallic and tellurite glasses
本文基于玻璃相对于晶体的过剩熵，提出无量纲序参数$ξ$，用于量化玻璃结构有序度，并在13种金属和2种亚碲酸盐玻璃上验证了其对结构状态和化学成分的高敏感性，为不同类别玻璃的结构分析提供了新方法。
2023-08-03 cond-mat.dis-nn
Non-isothermal stress relaxation in conventional and high-entropy metallic glasses and its relationship to themixing and excess entropy
本研究通过量热和扭转应力松弛实验，发现高熵金属玻璃（ΔSmix>1.5R）抗应力松弛能力更强，并引入熵基参数ΔS揭示应力松弛深度与混合熵和过量熵的关系。
2025-05-23 cond-mat.dis-nn
Wavelike fracture pattern in metallic glasses: a Kelvin-Helmholtz flow instability
我们报告了一种在室温（300 K）和液氮温度（77 K）之间的温度下，在准静态单轴拉伸下变形的Zr基大块金属玻璃中的波状断裂图案。我们把这种波浪状的图案的Kelvin-Helmholtz流动不稳定性，发生在局部开裂/软化区域之间的某些接口。通过水动力扰动分析，得到了斑图形成的失稳判据，并建立了不稳定图，表明界面两侧的剪切速度差是主要的失稳因素。最后，特征不稳定时间（不稳定增长率的倒数）探索通过寻求在主导（最快）不稳定模式的色散关系。这一结果加深了对金属玻璃的流动和断裂及其液态结构本质的理解。
2014-02-21 cond-mat.dis-nn
Acoustic properties of metallic glasses at low temperatures -- tunneling systems and their dephasing
在宽频率范围内测量的大块金属玻璃的低温声学性质严格地测试了标准隧穿模型的预测。这些实验和分析的强度主要是基于隧道态与超导态中的传导电子或准粒子的相互作用。在kHz和GHz频率下对相同样品材料进行的一系列新实验基本上证实了先前的测量结果及其与理论预测的差异。这些差异可以通过更正确地考虑占主导地位的二能级原子隧穿系统的线宽来消除。事实上，由与传导电子的相互作用引起或介导的失相可能导致特别大的线宽，并破坏隧道系统在正常导电状态下的二能级特性。
2021-03-11 cond-mat.dis-nn
The glass transition diagram in model metallic glasses
本文报道了室温下应变速率（相当于实验观察时间）诱导SrCaYbMg（Li）Zn（Cu）非晶合金的玻璃转变。一个临界应变速率，相当于玻璃化转变温度，发现应变速率诱导的玻璃态到类液体粘塑性状态的翻译。结果表明，等效于温度和应力的观测时间是影响玻璃化转变的关键参数。为了更好地理解金属玻璃的本质，建立了一个包含时间、温度和应力的三维玻璃转变相图。
2013-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
On the nature of the glass transition in metallic glasses after deep relaxation
本文通过平行研究深度弛豫后Zr基金属玻璃的量热与高频剪切模量行为，提出以高频剪切模量控制玻璃弛豫的理论，发现其过剩热容实验与计算数据高度一致，并论证该转变接近一级相变。
2025-03-06 cond-mat.dis-nn
"Butterfly Effect" in Shear-Banding Mediated Plasticity of Metallic Glasses
金属玻璃对机械应力的响应是复杂而不均匀的，塑性应变高度集中在纳米级剪切带中。与结晶固体中定义明确的变形机制相反，理解金属玻璃中的机械响应机制及其与宏观塑性的内在相关性仍然是长期存在的问题。通过实验和理论分析相结合的方法，我们发现金属玻璃中的剪切带过程呈现出复杂的混沌动力学，表现为存在环面破坏相图、正的李雅普诺夫指数和分数李雅普诺夫维数。我们还表明，实验观察到的大塑性波动的金属玻璃测试在相同的条件下，可以解释从混沌剪切带动力学，这可能会导致失控剪切带的临界条件的外观上的不确定性。从物理上讲，剪切带的混沌动力学是由剪切带内结构无序和温度升高之间的相互作用引起的。通过调节变形参数，可以将混沌动力学转化为对应于较小塑性波动的周期轨道状态。我们的研究结果表明，金属玻璃的塑性流动是一个复杂的动力学过程，这是高度敏感的初始条件，并让人联想到“蝴蝶效应”，在许多复杂的动力学系统中观察到的。
2020-03-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Gamma relaxation in bulk metallic glasses
研究初级α-和次级β-弛豫过程对理解金属玻璃的结构和流变性有重要贡献。在这封信中，我们报告了第三种弛豫机制，即低温下损耗模量的最大值，我们称之为γ-弛豫。与α-和β-弛豫机制相反，这种不可逆的低能量激发导致宏观再生，我们将其归因于冷却期间由热应力驱动的基质中的非仿射原子重排。在三种不同的玻璃合金中观察到，低温弛豫被确定为金属玻璃中的一般过程。
2017-03-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Critical behavior of the fluctuation heat capacity near the glass transition of metallic glasses
本文通过测量七种块体金属玻璃的高频剪切模量，引入并计算波动热容 $ΔC_f$，发现其在玻璃转变附近呈现类似 $λ$ 峰的临界现象，并确定平均临界指数 $α=0.26$，表明玻璃转变具有介于二级相变与三临界点转变之间的连续相变特征。
2023-06-01 cond-mat.dis-nn
Atomistic Modelling of Thermal-Cycling Rejuvenation in Metallic Glasses
金属玻璃在环境温度和低温温度之间的循环可以在更快冷却时诱导玻璃形成的高能态特征。这种再生是出乎意料的，因为它发生在小的宏观应变和远低于热致结构变化的温度，是重要的，例如，在改善塑性。分子动力学模拟阐明了热循环可以诱导弛豫（达到较低的能量）以及再生的机制。经过数十个循环的热循环驱动局部原子重排，逐渐擦除初始玻璃结构。这主要来自于每个热循环中的加热阶段，与金属玻璃中固有的结构异质性有关。虽然，特别是，在MD模拟的时间尺度比在物理实验中短，本模拟再现许多物理观察到的效果，这表明它们可能是有用的，在优化热循环调整金属玻璃和玻璃的性能一般。
2020-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Fracture Toughness of Metallic Glasses: Ductile-to-Brittle Transition?
对金属玻璃的断裂韧性，包括相关的韧脆转变的定量理解，还没有。在这里，我们使用一个简单的塑性形变的玻璃模型，再加上一个先进的欧拉水平集制定解决复杂的自由边界问题，计算金属玻璃的断裂韧性作为一个功能的结构松弛度对应于不同的退火时间附近的玻璃温度。我们的主要结果表明，充分放松的玻璃的弹塑性裂纹尖端的不稳定性的存在，导致在韧性的显着下降，我们解释为类似于实验观察的延性到脆性的转变。
2012-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Measuring overlaps in mesoscopic spin glasses via conductance fluctuations
研究了介观金属自旋玻璃中的电子输运。我们表明，自旋配置之间的重叠的分布可以推断出从减少的电导波动的磁性杂质。利用这一特性，我们提出了新的实验方案，探测自旋玻璃直接通过其重叠。
2007-10-18 cond-mat.dis-nn
Theory of pressure-induced rejuvenation and strain-hardening in metallic glasses
我们从理论上研究了高压对金属玻璃原子动力学的影响。该理论预测了压缩引起的再生和最近在金属玻璃中观察到的应变硬化。压力下的结构松弛主要由局部笼动力学控制。外加压力限制了原子的动力学约束，降低了原子的迁移率。此外，压缩诱导再生的亚稳态（局部最小值）在自由能景观中的较高能量。因此，压缩的金属玻璃可以再生，并且相应的弛豫是可逆的。这种行为导致机械变形实验中的应变硬化。理论预测与实验吻合得很好。
2020-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The role of minor alloying in the plasticity of bulk metallic glasses
金属玻璃的微合金化是一项技术研究。一个原来的韧性Pd基单片块状金属玻璃（Pd $_{40}$ Ni $_{40}$ P $_{20}$）选择性地操纵通过添加Fe或Co的合金化效果是极端的，表现出无论是特殊的延展性Co添加或Fe添加后，在单轴压缩或3点弯曲下测试时，立即灾难性的失败。非晶结构的特点是变形前相对于其中程秩序（MRO），使用可变分辨率波动电子显微镜（VR-FEM）。我们观察到的韧性和脆性金属玻璃之间的MRO显着差异，与韧性玻璃表现出丰富的结构多样性和MRO相关长度高达6 nm。MRO的不均匀性似乎使更容易剪切带，从而提高变形能力。
2020-05-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic Origin of Annealing Embrittlement in Metallic Glasses
退火脆化的原子理解是金属玻璃的一个长期问题，由于原子模型和实验室制备的样品之间的热历史之间存在不可逾越的差距，仍然缺乏。在这里，基于热循环退火方法，可以改变超过十个数量级的有效淬火速率，我们进行了原子的研究，在三元模型金属玻璃的韧脆转变，这可以键控块体金属玻璃的退火脆化。我们发现，热退火可以有效地消除热激活的“缺陷”，这是丰富的超淬火和韧性的玻璃，但引起应变产生的剪切事件，以及退火和脆性玻璃。虽然应变产生事件的激活最终导致单个剪切带，但在应力反转时，其他局部结构破坏可以通过相同类型的事件“愈合”，从而阻碍剪切带加宽或倍增，并导致退火脆化。
2022-08-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Transport properties and point contact spectra of Ni_xNb_{1-x} metallic glasses
研究了Ni_ xNb_{1-x}金属玻璃的体电阻率和点接触谱随温度（0.3- 300 K）和磁场（0- 12 T）的变化。该族中的金属玻璃经历由Nb浓度决定的超导相变。当超导性被强磁场抑制时，Ni_（xNb_{1-x}）的R（T）曲线和点接触微分电阻曲线在低能时均呈现对数行为，这可以用强电子-“二能级系统”耦合来解释。研究了Ni_{44} Nb_{56}在超导态下的点接触谱随温度、磁场和接触电阻的变化，发现了叠加在超导特性上的电报状涨落。这些R（V）特性是用于缓慢弛豫的“二能级系统”运动的极其灵敏的检测器。
2000-02-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Structural Heterogeneity, Ductility, and Glass Forming Ability of Zr-Based Metallic Glasses
研究了锆基非晶合金的纳米结构异质性与其力学性能和玻璃形成能力之间的关系。中程有序（MRO），构成结构的异质性，包括使用4维扫描透射电子显微镜确定的MRO域的类型，尺寸和体积分数的详细参数，直接与Zr-Cu-Co-Al MG的延展性和玻璃形成能力。结合实验确定的MRO的细观变形模拟证实，不同类型和尺寸的MRO可以显着影响MG的力学行为。
2020-02-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Crystallization of metallic glass as a grain-boundary nucleated process: experimental and theoretical evidence for the grain structure of metallic glasses
本文通过DSC和Avrami曲线实验证明金属玻璃在晶界形核并具有晶粒结构，反驳了其均匀冻结液体的传统观点，并通过解析模型阐明了双峰和三步特征的成因。
2025-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Realistic Tunneling States for the Magnetic Effects in Non-Metallic Real Glasses
在多组分玻璃的低温性质中发现了磁性和组分效应，促使需要扩展标准的两能级系统（2LS）隧穿模型。一个可能的扩展\cite{Jug2004}假设隧穿准粒子的子集在与玻璃的无序原子结构的普遍不均匀性相关的三阱势（TWP）中移动。我们表明，在一个替代的，细胞的描述玻璃的中程原子结构的隧道TWP可以完全合理的。然后，我们回顾如何实验发现的磁效应可以解释的方法内，只允许本地化的原子隧道2LS和准粒子隧道TWP。本文从热容、介电常数（实部和虚部）、极化回波和SQUID磁化强度等方面讨论了几种玻璃体系中磁效应的起源。最后，我们通过评论的策略，以揭示上述隧道态（2LS和TWP）的原子计算机模拟和讨论的背景下的玻璃形成系统的势能景观的隧道态的微观性质。
2015-08-10 cond-mat.dis-nn
Computational Study of Density Fluctuation-Induced Shear Bands Formation in Bulk Metallic Glasses
本研究通过计算模拟探究大块金属玻璃中密度涨落对剪切带形成的影响，发现临界剪切应力高度依赖涨落幅度与尺寸，揭示了模拟与实验结果差异的几何均匀性原因。
2025-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Recent Advances in Metallic Glasses
NOMATEN Centre of Excellence, National Center for Nuclear Research（国家核研究中心 NOMATEN 卓越中心）；Center for Complexity and Biosystems, Department of Physics "Aldo Pontremoli", University of Milan（米兰大学物理学院复杂性与生物系统中心）；Saarland University, Chair of Metallic Materials（萨尔兰大学金属材料讲席）；Glass and Time , IMFUFA, Department of Science and Environment, Roskilde University（罗斯基勒大学科学与环境学院 IMFUFA 玻璃与时间）；Department of Materials Science, Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学材料科学系）；Erich Schmid Institute of Materials Science, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院埃里希·施密德材料科学研究所）；Department of Materials Science and Engineering, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学材料科学与工程系）；Department of Mechanical Engineering, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学机械工程系）；Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学物理与天文学系）；Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学霍普金斯极端材料研究所）；Technical University of Berlin, Chair of Metallic Materials（柏林工业大学金属材料讲席）
本文综述了金属玻璃在实验技术、多尺度建模和机器学习方面的最新进展，探讨了其结构特性、制造工艺及未来研究方向。
2025-12-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of material-time scaling in the microscopic dynamics of metallic glasses
Institute of Frontier Materials on Earth and in Space, German Aerospace Center（地球与太空前沿材料研究所，德国航空航天中心）；Institut Néel, Université Grenoble Alpes and Centre National de la Recherche Scientifique（内尔研究所，格勒诺布尔阿尔卑斯大学及法国国家科学研究中心）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Institute for Condensed Matter Physics, Technical University of Darmstadt（凝聚态物理研究所，达姆施塔特工业大学）；Department of Physics, Institute of Energy Technologies, Universitat Politècnica de Catalunya—BarcelonaTech（物理系，能源技术研究所，加泰罗尼亚理工大学）
本研究通过同步X射线衍射与光子相关光谱实验，发现金属玻璃的微观动力学不遵循材料时间标度，但材料时间仍可描述其平均结构演化。
2026-10-05 cond-mat.dis-nn
Transmutation-accelerated sampling method for multi-component ZrCu(Al) metallic glasses
NOMATEN Centre of Excellence, National Center for Nuclear Research（NOMATEN卓越中心，国家核研究中心）；Univ. Lyon, INSA-Lyon, CNRS, LaMCoS, UMR 5259（里昂大学，里昂国立应用科学学院，法国国家科学研究中心，LaMCoS实验室）；Laboratoire de Mécanique des Solides, CNRS, Ecole Polytechnique（固体力学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院）；Aalto University（阿尔托大学）
提出混合分子动力学与方差约束半巨正则方法，加速多组分金属玻璃在深过冷态的采样，实现与实验一致的性能，并揭示动力学与流变学特性。
2026-06-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Connectivity of the Icosahedral Network and a Dramatically Growing Static Length Scale in Cu-Zr Binary Metallic Glasses
通过分子动力学（MD）方法研究了Cu 50 Zr 50和Cu 64 Zr 36金属玻璃（MG）的结构随温度的变化。有趣的是，在Cu_（64）Zr_（36）系统中，当它过冷时，出现了一个膨胀的二十面体网络。这导致我们引入静态长度尺度，其随着该三维系统接近玻璃化转变而急剧增长。在互穿连接中，二十面体之间的非互穿连接在过冷时变得普遍，并大大增强了MG的二十面体网络的连接性。此外，我们表征了二十面体网络及其组件的化学组成。这些研究结果表明，非互穿连接的重要性，促进广泛的结构网络中的Cu-Zr MG，这反过来又驱动这些材料的动力学放缓。
2013-02-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Role of thermal expansion heterogeneity in the cryogenic rejuvenation of metallic glasses
在Ketov等人的实验（Nature（2015）524，200）中报道的金属玻璃中的低温复原在实验和数值研究中都引起了广泛的关注。再生的原子机制已被证实与玻璃态的不均匀性有关，但定量证据仍然难以捉摸。在这里，我们使用分子动力学模拟的模型金属玻璃，调查在局部热膨胀的不均匀性。然后，我们结合所得到的空间分布的热膨胀与连续介质力学计算推断的内部应力所造成的热循环。内部应力与局部屈服应力的比较，我们证明了热机械响应的异质性有可能引发局部剪切转变，因此在低温热循环过程中诱导再生。
2018-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Compressed correlation functions and fast aging dynamics in metallic glasses
我们提出的X射线光子相关光谱测量的原子动力学在Zr 67 Ni 33金属玻璃，远低于其玻璃化转变温度。我们发现密度涨落的衰减可以用压缩的、比指数快的关联函数来描述，这种关联函数可以用著名的Kohlrausch-Williams-Watts函数来模拟，其形状指数β大于1。这个参数还被发现是独立的等待时间和波矢量，导致的可能性，重新调整所有的关联函数到一个单一的主曲线。在玻璃态的动力学的特征还在于不同的老化制度，坚持在深玻璃态。这些功能似乎是普遍的金属玻璃，并建议一个非扩散性质的动态。这种普遍性是支持的可能性，描述的结构弛豫时间与等待时间的快速增加，使用一个独特的模型函数，独立的系统的微观细节。
2013-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Observation of High-frequency Transverse Phonons in Metallic Glasses
利用非弹性中子散射和分子动力学模拟的模型Zr-Cu-Al金属玻璃，我们表明，横向声子持续到高频制度，并可以检测到在大的动量转移。此外，发现横向声子的表观峰宽随静态结构因子变化。一对一的对应关系，这是证明为Zr-Cu-Al金属玻璃和3维Lennard-Jones模型玻璃，表明声子动力学和底层的无序结构之间的普遍相关性。这种显著的相关性，没有发现纵向声子，强调了横向声子的关键作用，理解无序材料中的结构动力学关系。
2020-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Metallic glasses for spintronics: anomalous temperature dependence and giant enhancement of inverse spin Hall effect
通过反自旋霍尔效应（ISHE）的自旋-电荷转换对于实现自旋电子学的各种应用是必不可少的。自旋霍尔响应通常遵循与纵向电阻率的通用标度关系，并且具有温和的温度依赖性，因为基元激发在电阻率和ISHE中仅起次要作用。在这里，我们报告的ISHE的金属玻璃显示出近两个数量级的增强与温度的阈值从80-100 K的玻璃化转变点的增加。由于电阻率在温度范围内变化很小，因此这种反常的温度依赖性与普遍存在的标度律相悖。这种巨大的温度提高可以很好地描述了一个两级的玻璃热激发模型，并消失后，结晶，提出了一个新的机制，涉及独特的玻璃热激发。这一发现可能为实现自旋电子器件在室温和更高温度下的高自旋-电荷转换效率以及利用自旋电流检测玻璃的结构和动力学铺平了新的途径。
2018-08-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth and prediction of plastic strain in metallic glasses
本文提出基于弹性阶段塑性应变累积的物理信息贝叶斯框架，识别Cu-Zr-(Al)金属玻璃中幂律与指数两种塑性增长机制，实现从约5%应变数据早期预测屈服与失效。
2025-07-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Efficient training of machine learning potentials for metallic glasses: CuZrAl validation
本文提出一种结合Lennard-Jones替代模型、swap-Monte Carlo采样与DFT修正的高效MLIP训练方法，在CuZrAl金属玻璃上验证其能以少量DFT数据准确复现结构、动力学、能量及力学性能。
2025-07-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Bayesian exploration of the composition space of CuZrAl metallic glasses for mechanical properties
本文利用贝叶斯优化与分子动力学模拟，探索CuZrAl金属玻璃组成空间，高效确定屈服应力最优的铝和锆浓度窗口，为小数据下金属玻璃设计开辟新途径。
2024-11-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
On the shear-affected zone of shear bands in bulk metallic glasses
块状金属玻璃Pd $_{40}$ Ni $_{40}$ P $_{20}$和Zr $_{52.5}$ Cu $_{17.9}$ Ni $_{14.6}$ Al $_{10}$ Ti $_{5}$的缺口棒在三点弯曲条件下变形，导致在失效之前形成剪切带。剪切带的直接环境进行了详细的研究，使用波动电子显微镜提取的信息应变引起的修改的中程命令（MRO）和它的横向扩展。观察到的拉伸和压缩侧的样品，表明局部应力状态的MRO的影响的特征材料无关的梯度。我们的研究结果揭示了几微米的剪切带的剪切影响的环境的横向延伸的上限。
2020-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine learning prediction of magnetic properties of Fe-based metallic glasses considering local structures
铁基非晶合金具有很大的商业价值，磁性预测对铁基非晶合金具有重要意义。基于凝聚态物理建立的理论或模型表现出一些例外和有限的准确性。在这项工作中，从大量实验数据中学习的机器学习（ML）模型基于极限梯度提升（XGBoost），人工神经网络（ANN）和随机森林进行训练，以预测FeMG的磁性。XGBoost和ANN模型表现出非常出色的预测性能，R^2 >= 0.903，平均绝对百分比误差（MAPE）<= 6.17，均方根误差（RMSE）<= 0.098。经过训练的ML模型聚合了13个因素的影响，这是传统物理模型难以实现的。局部结构的影响，这是由过冷液体区域的实验参数表示，提出了一个显着的ML模型的预测性能的影响。这里开发的基于ML的方法可以通过同时考虑多个因素来预测FeMG的磁性能，包括复杂的局部结构。
2021-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origin of nonlinear non-affine deformation and stress overshoot in bulk metallic glasses
基于非仿射响应形式的非晶态固体弹性力学的原子理论，通过与不可逆多体动力学的耦合，被推广到非线性应力-应变体系。后者是在紧凑的分析形式使用的多体Smoluchowski方程的定性方法。得到的非线性应力-应变（本构）关系非常简单，拟合参数很少，但包含了所有的微观物理。该理论是成功地测试对金属玻璃的实验数据，它是能够重现的无处不在的功能时，不同的温度和剪切速率的应力应变过冲。一个明确的原子级的解释提供了应力过冲，在玻璃笼的非仿射变形和应力积累由于粘性耗散引起的弹性不稳定性之间的竞争。
2014-10-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Metallic spin-glasses beyond mean-field: An approach to the impurity-concentration dependence of the freezing temperature
在考虑自旋关联（$G^{}_{ij}$）的情况下，导出了金属自旋玻璃中凝固温度（$T^{}_{\rm g}$）与交换耦合（$J^{}_{ij}$）之间的关系。这种方法不涉及无序平均。将$J^{}_{ij}/T^{}_{\rm g}$中的关联展开到一阶，得到Thouless-Anderson-Palmer的分子场结果。利用无序金属中自旋相互作用的现有理论，得到了$T^{}_{\rm g}$与杂质浓度的关系式，该方程很好地再现了{ \sl Au}Fe，{ \sl Ag}Mn和{ \sl Cu}Mn合金的数据.
2013-03-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Unveiling the Asymmetry in Density within the Shear Bands of Metallic Glasses
本文提出一种由交替拓扑电荷序列产生偶极场的新模型，精确解析了金属玻璃剪切带中局部致密化与膨胀之间的密度不对称性，为理解剪切带现象提供了新理论工具。
2024-07-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microscopic observation of two-level systems in a metallic glass model
非晶态固体的低温准普适行为归因于在势能景观的低能区域中发现的空间局域化隧穿缺陷的存在。可以研究玻璃的计算模型来阐明这些缺陷的微观本质。最近的模拟工作已经证明了使用交换蒙特卡罗算法模拟金属玻璃的模型产生稳定的玻璃态配置的方法。在这些研究的基础上，我们提出了一个广泛的探索的玻璃metabasins的势能景观的变体最广泛使用的模型的金属玻璃。我们仔细识别隧道缺陷，并揭示其耗尽增加玻璃稳定性。在实验玻璃化转变温度附近的隧道缺陷的密度似乎是在很好的协议与实验测量。
2023-01-04 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph
Defect-induced ordering and disordering in metallic glasses
本文通过剪切模量测量和分子动力学模拟，研究了Pt基及FeNiCrCoCu高熵金属玻璃中缺陷浓度与结构因子第一峰归一化半高全宽的关系，揭示了玻璃转变温度上下缺陷诱导有序化与无序化的不同行为。
2023-05-26 cond-mat.dis-nn
Denser glasses relax faster: a competition between rejuvenation and aging during in-situ high pressure compression at the atomic scale
金属玻璃的一个迷人的特征是它们能够在机械变形下探索不同的构型。这种效应通常通过宏观观测量来观察，而在原子水平上对形变的后果知之甚少。利用新一代的同步加速器，我们探测了金属玻璃在流体静力学压缩下，从微扰开始到流体静力学压缩状态的原子运动和结构。虽然该结构表明在压缩下可逆的致密化，动态显着加速，并表现出两个制度的滞后。在低压下，原子运动是异质的，具有雪崩样重排，表明再生，而在进一步压缩下，老化导致由玻璃固有的内应力触发的超扩散动力学。这些结果突出了非遍历系统中原子运动的复杂性，并支持最近开发的理论来描述令人惊讶的复兴和应变硬化的金属玻璃压缩。
2023-01-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Universal Scaling Law of Glass Rheology
液体和玻璃之间原子结构的相似性激发了一个长期存在的假设，即玻璃的性质可能更像流体，而不是明显的固体。原则上，玻璃的性质可以通过测量流变学对玻璃状态下剪切应变速率的动态响应来表征。但由于玻璃的脆性和现有实验技术的限制，玻璃的动力学行为主要是在过冷液体状态下或在较窄速率范围内的玻璃状态下进行评价。因此，玻璃的性质还没有很好地阐明实验。在这里，我们报告的动态响应的剪切应力的剪切应变率的金属玻璃超过九个数量级的时间尺度，相当于数百年，由宽带应力松弛实验。在流体动力学的框架内，金属玻璃以及其他玻璃（包括硅酸盐玻璃和聚合物玻璃、颗粒材料、土壤、乳化剂甚至是火蚁聚集体）的全谱动态响应遵循普遍的标度律。此外，通用标度律提供了全面验证的猜想上的干扰相图，通过该系统的各种玻璃系统的动态行为可以统一在一个标题下的热力学参数的温度，体积和应力在轨迹空间。
2021-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Relationship between the shear modulus and volume relaxation in high-entropy metallic glasses: experiment and physical origin
针对两种高熵金属玻璃，实验测量剪切模量与相对体积随温度的弛豫，并用间隙子理论揭示间隙型缺陷主导其物理起源。
2024-08-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nanoscratching of metallic glasses -- An atomistic study
材料的摩擦学性能在工程应用中起着重要的作用。到目前为止，许多实验研究已经确定了摩擦学参数和机械响应之间的相关性。采用分子动力学模拟方法，研究了Cu $_{64.5}$ Zr $_{35.5}$非晶合金的纳米划痕磨损行为。法向力和横向力以及硬度值的演变遵循结晶基材的公知行为。特别是，正面堆积的产生削弱了材料对划痕尖端的响应，并导致横向硬度与正常硬度相比降低。然而，金属玻璃随着温度的升高而软化，特别是在玻璃化转变温度以上，因此显示出更高的结构松弛所施加应力的趋势。这种塑性响应进行了分析，重点对局部区域的原子进行了强冯-米塞斯应变，因为这些是剪切转换区和剪切带的基础。由这些原子占据的体积随温度而增加，但仅在玻璃化转变温度以上观察到大的增加。我们用塑性效率的概念来量化塑性的产生，它将试样内部塑性体积的产生与外部损伤的形成，即划痕槽的形成联系起来。与纳米压痕相比，纳米划痕过程中塑料体积的产生速率与温度显著相关，使得玻璃内部在较低温度下更耐损伤，但在升高的温度下更易受损伤。
2019-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Linking the pressure dependence of the structure and thermal stability to α- and \b{eta}-relaxations in metallic glasses
European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech（加泰罗尼亚理工大学）；Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)（德国航空航天中心）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
研究高压条件下金属玻璃中α-和η-弛豫机制的转变，揭示压力对结构和热稳定性的影响。
2026-02-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting and Interpreting Energy Barriers of Metallic Glasses with Graph Neural Networks
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出对称化图神经网络SymGNN，通过正交变换聚合实现E(3)-不变性，用于金属玻璃能量势垒预测，推理时间从约41天降至不足1秒，并借助解释算法揭示符合中程序假说的结构-能量关系。
2024-09-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Slow relaxation dynamics in binary glasses during stress-controlled, tension-compression cyclic loading
采用分子动力学模拟研究了循环加载对金属玻璃弛豫动力学和力学性能的影响。我们认为Kob-Andersen三维二元混合物在玻璃化转变过程中迅速冷却，并在弹性范围内经历数千次拉伸-压缩循环。结果发现，在恒定压力下的循环加载过程中，系统被重新定位到逐渐降低的势能水平，从而促进更大的致密化和更高的强度。随着应力幅值的增大，玻璃的平均密度增大，势能最小值变深，而弹性模量减小。具有大非仿射位移的原子团簇的典型尺寸在连续的循环中变得更小，这与势能的逐渐减小相关。这些结果对于改善非晶合金力学性能的形变热处理具有重要意义。
2018-04-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unifying interatomic potential, g(r), elasticity, viscosity, and fragility of metallic glasses: analytical model, simulations, and experiments
提出了一个分析框架来描述金属玻璃的弹性，粘性和脆性与它们的原子级结构和有效的原子间相互作用。自下而上的方法首先基于径向分布函数g（r）的玻尔兹曼反演和通过简单的幂律近似拟合$g(r)$的短程部分来形成有效的Ashcroft-Born-Mayer原子间势。幂指数$λ$表示全局排斥陡度参数。导出了原子连接性与堆积分数$Z \sim ϕ^{1+λ}$之间的标度关系。这种关系，然后实现在晶格动力学模型的高频剪切模量的有效相互作用的吸引力的非谐部分被考虑到通过热膨胀系数映射到一个$T$的依赖的$ϕ$-依赖。然后在玻璃化转变的协同剪切模型内使用以这种方式计算的作为温度的函数的剪切模量，以产生在整个Angell图上作为$T$的双指数函数的过冷熔体的粘度。该模型，它只有一个可调参数（高频笼变形的特征原子体积）进行测试，对新的实验数据的ZrCu合金，并提供了一个很好的单参数描述的粘度下降到玻璃化转变温度。
2016-08-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tuning the glass-forming ability of metallic glasses through energetic frustration
由于对控制合金玻璃形成能力（GFA）的变量缺乏定量的了解，多功能BMG的设计受到限制。几何挫折（例如，原子半径的差异）和能量挫折（例如，原子种类的内聚能的差异）都有助于GFA。我们进行分子动力学模拟的二元Lennard-Jones混合物，只有充满活力的挫折。我们发现，有小的相关性之间的混合热和临界冷却速率$R_c$，低于该系统结晶，除了$ΔH_{\rm mix} < 0$。通过消除几何阻挫的影响，我们发现$R_c$与变量$ε_- = (ε_{BB}-ε_{AA})/(ε_{AA}+ε_{BB})$和${\overline ε}_{AB} = 2ε_{AB}/(ε_{AA}+ε_{BB})$之间有很强的相关性，其中$ε_{AA}$和$ε_{BB}$是原子$A$和$B$的结合能，$ε_{AB}$是$A$和$B$原子之间的对相互作用。我们确定了$ε_-$和${\overline ε}_{AB}$的一种特定的$f_B$依赖性组合，该组合使$R_c$的数据在冷却速率上接近$4$数量级。
2019-04-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Atomic theory of viscoelastic response and memory effects in metallic glasses
从第一性原理出发，以Zwanzig-Caldeira-Leggett系统-浴哈密顿量为出发点，在非仿射线性力学变形响应的框架内，导出了金属玻璃粘弹性响应的原子尺度理论。这种方法提供了一个广义朗之万方程（GLE）作为平均运动方程的原子或离子在材料中，从非马尔可夫非仿射粘弹性模量提取。这些可以使用振动态密度（DOS）作为输入进行评估，其中玻色子峰在力学中起着重要作用。为了与二元ZrCu合金的实验数据进行比较，从该系统的模拟中获得了数值DOS，其中还考虑了电子自由度，通过嵌入原子方法（EAM）的原子间势。结果表明，粘弹性$α$松弛，包括$α$翼的损耗模量的不对称性，可以很好地描述的理论，如果记忆内核（非马尔可夫摩擦）在GLE是一个拉伸指数衰减的时间函数。这一发现直接暗示了原子尺度动力学中的强记忆效应，并表明$α$ -弛豫时间与原子保留其先前碰撞历史记忆的特征时间尺度有关。这种记忆时间在玻璃化转变以下急剧增长。
2017-09-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Correlation between vibrational anomalies and emergent anharmonicity of local potential energy landscape in metallic glasses
玻色子峰（BP）是无序和晶体材料的拉曼和非弹性散射光谱中的普遍特征。目前的范式提出了玻色子峰作为弹道（声子）和扩散型激发之间的Ioffe-Regel交叉的结果，其中声子的相干性损失被描述为由于结构无序的纯谐波过程。BP的这种“和谐无序”范式从未在原子水平上受到挑战或测试。在这里，通过一组原子分辨的非晶金属合金的表征，我们发现了一个强大的玻色子峰的强度和激发的激活能之间的反比在势能景观（PEL）。较大的玻色子峰与较浅的盆地和较低的激活障碍，因此，与强烈的非谐部门的PEL。从原子模拟的数值证据表明，太赫兹原子振动的BP在原子玻璃中贡献最大的是强烈的非谐，证明了通过非常大的值的原子和模式分辨Grüneisen参数发现的原子振动构成的BP。这些结果提供了一个直接的桥梁之间的振动光谱和拓扑结构的PEL在固体中，并指向一个新的“巨大的非谐性”的范例，通用的无序材料和声子玻璃的问题，在新兴材料的能源应用。从这个意义上说，无序和非和谐是同一枚硬币的两面。
2022-01-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure and size of the plastic zone formed during nanoindentation of a metallic glass
利用分子动力学模拟，我们研究了大的CuZr玻璃系统在纳米压痕过程中产生的塑性区。塑性区由一个核心区域和一个尾部组成，在核心区域中，几乎每个原子都经历塑性重排，在尾部，塑性活性原子的密度分布衰减到零。与晶体基材相比，金属玻璃中的塑性区明显小于晶体。所谓的塑性区尺寸因子，它将塑性区的半径与压头与基体的接触半径联系起来，假定值约为1，而在晶体中--取决于晶体结构--值通常为2- 3。金属玻璃中的小塑性区是由非晶基体中基本上均匀的变形引起的，而在晶体中，异质位错占主导地位，其生长导致塑性区的显着扩展。
2019-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
