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β-relaxation and low-temperature aging in a Au-based bulk metallic glass: From elastic properties to atomic-scale structure

Evenson, Z. und Naleway, S. E. und Wei, S. und Gross, O. und Kruzic, J. J. und Gallino, I. und Possart, W. und Stommel, M. und Busch, R. (2014) β-relaxation and low-temperature aging in a Au-based bulk metallic glass: From elastic properties to atomic-scale structure. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 89, Seite 174204. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevB.89.174204. ISSN 1098-0121.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.174204

Kurzfassung

The slow β relaxation is understood to be a universal feature of glassy dynamics. Its presence in bulk metallic glasses (BMGs) is evidence of a broad relaxation time spectrum that extends to deep within the glassy state. Despite the breadth of research devoted to this phenomenon, its microscopic origin is still not fully understood. The low-temperature aging behavior and atomic structural rearrangements of a Au49Cu26.9Si16.3Ag5.5Pd2.3 BMG are investigated in the regime of the slow β relaxation by employing an ensemble of experimental techniques such as high-intensity synchrotron x-ray scattering, modulated differential scanning calorimetry (MDSC), dynamic mechanical analysis (DMA), impulse excitation, and dilatometry. Evidence of a distinct slow β-relaxation regime is seen in the form of (1) an excess wing of the DMA loss modulus beginning at ∼50 ∘C, (2) a crossover effect of elastic modulus with isothermal aging at 50∘C, and (3) a broad, nonreversing and largely irreversible sub-Tg endotherm in the MDSC results. Atomic rearrangements occurring at the onset of the measured slow β-relaxation temperature regime were found to be confined mainly to the short-range order length scale while no significant atomic rearrangements occur on the length scale of the medium-range order. Furthermore, evidence is presented that suggests the crossover effect in Young's modulus is due to the evolution of chemical short-range order. These results support the emergent picture of a dynamically heterogeneous glassy structure, in which low-temperature relaxation occurs through atomic rearrangements confined mostly to the short-range order length scale.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/92245/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:β-relaxation and low-temperature aging in a Au-based bulk metallic glass: From elastic properties to atomic-scale structure
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Evenson, Z.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naleway, S. E.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wei, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gross, O.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kruzic, J. J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gallino, I.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Possart, W.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stommel, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Busch, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Mai 2014
Erschienen in:Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:89
DOI:10.1103/PhysRevB.89.174204
Seitenbereich:Seite 174204
Verlag:American Physical Society
ISSN:1098-0121
Status:veröffentlicht
Stichwörter:bulk metallic glass; beta relaxation; synchrotron x-ray diffraction
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Materialwissenschaftliche Forschung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Evenson, Zachary
Hinterlegt am:24 Nov 2014 09:49
Letzte Änderung:21 Nov 2023 14:02

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