原子间排斥软度直接控制过冷金属熔体的脆性

我们提出一个解析方案，将金属玻璃的脆性与粘弹性联系到金属中有效的离子-离子相互作用。这是通过对相互作用的短程排斥部分进行近似，结合非仿射晶格动力学，得到剪切模量、粘度和脆性关于离子-离子相互作用的解析表达式而实现的。通过将理论模型拟合实验数据，我们能够将离子间排斥的陡峭程度关联到各种合金的 Thomas-Fermi 屏蔽库仑排斥和 Born-Mayer 价电子重叠排斥。结果得到一个简单的闭式表达式，用少数关键原子尺度相互作用和非谐性参数表示过冷液态金属的脆性。特别地，发现脆性与屏蔽库仑排斥及电子重叠排斥的能量尺度之间均存在线性关系。该关系开启了通过依据通用原理合理调控合金化学成分来制备具有定制热弹性和脆性的合金的机会。此处给出的分析提供了一种新途径，用以审视金属与类金属的价壳层电子结构与其粘弹性及脆性之间的联系。