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Intermittent cluster dynamics and temporal fractional diffusion in a bulk metallic glass

  • Inspired by the ability to track atomic-scale dynamics with x-ray photon correlation spectroscopy (XPCS)1 and recent results of long-term atomistic simulations on material transport2, we reveal here an unprecedented spectrum of short- and long-term relaxation dynamics. Tracked along a 300 000 s long isotherm at 0.98Tg, a Zr-based bulk metallic glass exhibits temporal fluctuations that persist throughout the entire isotherm, demonstrating a continuous heterogeneous dynamics at the probed length scale. In concert with microsecond molecular dynamic simulations, we identify intermittent cluster dynamics as the origin for temporal signatures in the corresponding intensity cross-correlations. Despite temporally heterogeneous aging, the Kohlrausch-Williams-Watts functions is well suited to capture the average intermediate relaxation time regime, but at very long time scales an asymptotic power-law better describes the data. This indicates anomalous diffusion and gives overall strong evidenceInspired by the ability to track atomic-scale dynamics with x-ray photon correlation spectroscopy (XPCS)1 and recent results of long-term atomistic simulations on material transport2, we reveal here an unprecedented spectrum of short- and long-term relaxation dynamics. Tracked along a 300 000 s long isotherm at 0.98Tg, a Zr-based bulk metallic glass exhibits temporal fluctuations that persist throughout the entire isotherm, demonstrating a continuous heterogeneous dynamics at the probed length scale. In concert with microsecond molecular dynamic simulations, we identify intermittent cluster dynamics as the origin for temporal signatures in the corresponding intensity cross-correlations. Despite temporally heterogeneous aging, the Kohlrausch-Williams-Watts functions is well suited to capture the average intermediate relaxation time regime, but at very long time scales an asymptotic power-law better describes the data. This indicates anomalous diffusion and gives overall strong evidence for temporal fractional diffusion in metallic glasses. We discuss these results in terms of the underlying structural fast and slow relaxation modes and their manifestation in the temporal form of the structural decorrelations.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Robert MaaßORCiD
Koautor*innen:Birte Riechers, Amlan Das, Zengquan Wang, Eric Dufresne, Peter M. Derlet
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Englisch
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.0 Abteilungsleitung und andere
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Dynamics; Metallic glass; Structure; Transport
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradation von Werkstoffen
Material / Materialdesign
Veranstaltung:9th IDMRCS
Veranstaltungsort:Chiba, Japan
Beginndatum der Veranstaltung:12.08.2023
Enddatum der Veranstaltung:18.08.2023
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:26.07.2024
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag:Ja
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