金属玻璃 百科内容来自于: 百度百科

金属玻璃又称非晶态合金, 它既有金属和玻璃的优点, 又克服了它们各自的弊病.如玻璃易碎, 没有延展性.金属玻璃的强度高于钢, 硬度超过高硬工具钢, 且具有一定的韧性和刚性, 所以, 人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”.

简介

在大多数人想到玻璃时,玻璃板的概念便迅速跃人我们的脑海中。但在一定的条件下,金属也能做成玻璃,例如:这种玻璃可作为电力变压器和高尔夫球棍的理想材料。巴尔的摩港,约翰斯·霍普金斯(Johns Hopkins)大学研究员Todd C. Hufnagel正在研究一种生产超强,富有弹性和磁性特点的金属玻璃的方法。Hufnagel希望了解,金属玻璃形成时,发生溶化金属冷却成固体时的金相转变。
对科学家来讲,玻璃是任何能从液体冷却成固体而无结晶的材料。大多数金属冷却时就结晶,原子排列成有规则的形式称作晶格。如果不发生结晶并且原子依然排列不规则,就形成金属玻璃。
不象玻璃板,金属玻璃不透明或者不发脆,它们罕见的原子结构使它们有着特殊的机械特性及磁力特性。普通金属由于它们晶格的缺陷而容易变形或弯曲导致永久性地失形。对比之下,金属玻璃在变形后更容易弹回至它的初始形状。缺乏结晶的缺陷使得原铁水的金属玻璃成为有效的磁性材料。

生产工艺

在国家科学基金和美国军队研究总局的支助下,Hufnagel已建立了试验新合金的实验室。他试图创建一种在高温下将依然为固体并不结晶的合金金属玻璃,使它能成为发动机零件有用的材料。该材料也可用于穿甲炮弹等军事场合。不象大多数结晶金属炮弹,在冲击后从平的形状变为蘑菇形状,Hufnagel相信;金属玻璃弹头的各边将转向并给出最好穿透力的削尖射弹。
制造厚的、笨重形状的金属玻璃是困难的,因为大多数金属在冷却时会突然出现结晶现象,制造玻璃,金属必会变硬,因为晶格成形时会改变,从纯金属——诸如铜、镍去创建玻璃,它将以每秒钟一万亿摄氏度的速率下冷却。

发展简史

金属玻璃的出现可以追溯到20世纪30年代,Kramer第一次报道用气相沉积法制备出金属玻璃,在1950年,冶金学家学会了通过混入一定量的金属——诸如镍和锆一去显出结晶体,1960年,美国加州理工学院的Klement和Duwez等人采用急冷技术制备出Au75Si25金属玻璃。当合金的薄层在每秒一百摄氏度的速率下冷却时,它们形成金属玻璃。但因为要求迅速冷却,它们只能制造成很薄的条状物、导线或粉末。
最近,科学家通过混合四到五种不同大小原子的元素,去形成诸如条状的多种多样的金属玻璃。变化原子大小使它混合而形成玻璃从而变得更韧。这些新合金的用途之一是在商业上用来制造高尔夫球棍的头。

成分结构

大部分的金属在冷却时都会结晶,把它们的原子排列成有规则的图案,叫做格构 (lattice)。但如果结晶不出现,原子便会随机排列(random arrangement),成为金属玻璃 (metallic glass)。
普通玻璃的原子也是随机排列,但它不是金属。金属玻璃并不透明,它拥有独特的机械 (mechanical)和磁性(magnetic)特质,不易破碎和不易变形 (deform)。它是制造变压器、高尔夫球棒和其他产品的理想物料。
目前生产的金属玻璃是较薄和较细的,因为金属冷却时很快便会结晶,所以需要非常快的冷冻。美国约翰斯鹤健士大学(John Hopkins University)的研究员何纳乔(Todd Hufnagel),正研究如何生产有超级强力、弹力和磁力特质,但是较为大块的金属玻璃。这种新的金属会保持固体而不会在高温下结晶,这将会适于制造引擎零件及军用武器。
用铁造的金属玻璃是很好的磁性物质,而且由于加热后便变得柔软,容易铸造成不同形状的制成品
图中所见是何纳乔利用感应熔炉 (induction furnace) ,很快的将金属混合物溶化,变为金属玻璃 。
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- 来自原声例句
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