神奇的金属玻璃

1. 神奇的金属玻璃 王晓地 12硕2班 材料疲劳与断裂研究部 2013年5月2日

2. 金属玻璃是什么 金属玻璃，又称“非晶合金”，顾名思义，金属玻璃主要由金属元素与金属键构成，但不具有周期性排列的晶体点阵结构，表现出长程无序的非晶态结构。金属玻璃兼具金属与玻璃的一些性质，像金属一样具有良好的导电性和导热性、表面有金属光泽等，像玻璃一样在玻璃化转变温度Tg附近具有优异的吹塑成型性能等。

3. 金属玻璃是怎样发现的 1960年,Duwez和他的学生发现：快淬Au75Si25合金的X-射线衍射结果显示没有晶体相的存在。这样的合金难道真的是合金态吗？还是我们对可能存在疑问的结果过分地热情和兴奋了？Duwez本人并不完全相信他们的X-射线衍射结果已经充分证实了,但他的两个博士研究生Klement和Willens“初生牛犊不怕虎”，更有胆识，他们不同意Duwez的意见，急于将结果发表。最后，Duwez同意了他两个学生的意见，条件是他仅作为第三作者署名。论文的标题也写得含糊婉转些，写成“Non-crystalline Structure in Solidified Gold-Silicon Alloys”,避免使用“amorphous”这个词，稿件投送到《Nature》之后，没有受到评审人的苛刻评论，便顺利地接受发表了。 Pol Duwez

4. 金属玻璃是怎么制备的 快速凝固法、铜模铸造法、熔体水淬法、抑制形核法、粉末挤压法、自蔓延反应 合成法、定向凝固制造法（单向熔化法、连续铸轧法、分步冷却连续铸造法）。 非晶合金带材生产 分步冷却连续铸造法示意图 非晶合金带材

5. 奇妙的火花 金属玻璃压缩断裂瞬间会发生光发射现象，光的强弱程度和其断裂形式有关。

6. 压缩剪切断裂与断口分析 金属玻璃压缩时以剪切的形式发生断裂，断面夹角小于45°。并且由于金属玻璃具有比晶体大得多的屈服强度和弹性极限，形变过程中积累的大量弹性能在样品失效时必然被释放，大部分转换为热能，常常会伴随有光和声的发射。 金属玻璃压缩剪切断裂和断口表面形貌

7. 神奇的高尔夫球头 块体金属玻璃具有非常好的能量传递特性，最早的高尔夫球头材料是不锈钢，能传递60％的能量，之后的钛合金球头将传递的能量提高到70％，而块体金属玻璃制作的球头能传递99％的能量。 钛合金式球头 非晶合金式球头

8. 其他体育器材 金属玻璃 强度大 硬度大 弹性大 密度小 抗永久变形能力高

9. 金属玻璃的强度硬度和弹性模量

10. 特殊的磁性能 目前具有优异软磁性能的非晶带材已经广泛用于各种变压器、电感器、和传感器，成为电力、电子和信息领域不可缺少的重要基础材料。20世纪90年代中期后，日本的Inoue等开发出了多类铁磁性块体非晶合金。他们采用铜模铸造法制备出了环形铁芯，其饱和磁化强度高，矫顽力低，磁导率高，使得它们的软磁性能可与传统的Fe-Si-B非晶合金相媲美。 非晶合金铁芯 A.Inoue 非晶合金变压器

11. 金属玻璃的软磁特性

12. 独特的空间探测性能 美国宇航局在2001年发射的起源号宇宙飞船上安装了用Zr-Al-Ni-Cu块体金属玻璃制成的太阳风搜集器。当高能粒子撞击非晶盘并进入盘中时，由于非晶中的原子是随机密堆排列，没有晶体结构中存在的通道效应，因而能够有效地截流住有效粒子。 安装在起源号上的Zr-Al-Ni-Cu块体金属玻璃太阳风搜集器

13. 结语 混沌与有序之间的辩证关系 -钱学森 每一层次的混沌是紧接着上一层次有序的基础；没有混沌，就死水一潭。不会产生结构的有序化，也就没有生命。 金属玻璃充满了神奇，需要我们进一步去了解和探索，为人类的发展做出贡献。

14. 参考书籍和致谢 《块体非晶合金》 惠希东 陈国良编著 《材料力学性质》 张哲峰编著 主要内容和图片也来自于网络 Thank You!