在國家自然科學基金項目（項目編號：51520105001，51501090，51571170）的資助下，南京理工大學格萊特納米科技研究所青年教師蘭司（第一作者）與香港城市大學王循理教授通過與中、美、澳、日等國科學家深度合作，發現非晶合金在晶化溫度以下的多形性相變。相關研究成果以“Hidden Amorphous Phase and Reentrant Supercooled Liquid in Pd-Ni-P Metallic Glasses”（Pd-Ni-P 金屬玻璃中的隱藏非晶相以及重入過冷液體）為題于2017年3月17日在線發表在Nature Communications上。

    左圖：具有隱藏非晶相和奇異放熱現象的典型非晶合金（又稱金屬玻璃或液態金屬）。右圖：鈀-鎳-磷非晶合金準二元相圖及升溫過程非晶態相變順序示意圖。

    與長程有序的晶體結構不同，非晶的結構是長程無序的，因此表現出一系列復雜的動力學行為。其中，以鈀-鎳-磷玻璃為原型的非晶合金在遠低于結晶溫度下會出現熱力學異常放熱峰，困擾了該領域四十多年。

    該研究利用同步輻射高能X-射線和中子散射，發現鈀-鎳-磷非晶合金加熱升溫過程中的異常放熱峰伴隨著非晶態相轉變。當合金加熱到玻璃轉變溫度以上時，普通的非晶相會先轉變為另一個具有更高有序度的隱藏非晶液相，而后在更高的溫度下重新轉變為最初的非晶相。這一相變過程中，非晶的短程有序結構并無明顯變化，然而中程有序結構發生了顯著變化。該研究揭示的液態相變點位于玻璃轉變溫度以上、晶化溫度以下，對應明顯的異常放熱現象。

    基于此建立的非晶合金相圖（如圖所示）可以使研究者通過傳統的熱處理方法來調控非晶合金原子乃至納米尺度的結構，從而調控合金的性能。類似的奇異放熱現象通常與高的非晶形成能力聯系在一起，因此該研究成果對于開發具有優異非晶形成能力的合金體系及其結構-性能調控等都具有重要意義。

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責任編輯：王元

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