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奇妙的非晶态材料---金属玻璃

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奇妙的非晶态材料---金属玻璃

分子结构:
水晶:

玻璃:

金属玻璃是一种特殊的合金材料，通常金属原子的排列是有序的，而在金属玻璃中，原子排列杂乱无章，像液体或玻璃一样。正是由于其独特的结构，使其具有独特的机械、物理及化学等特性，使得其成为一种有良好应用前景的未来材料，成为研究材料科学前沿领域的热点之一。

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·郝彼科恩斯(JohnsHopkins)大学研究员FoddHufnagel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品格。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。普通金属由于它们品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立有效的磁性材料。

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，因为品格成形时会改变，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。

在1950年，冶金学家学会了通过混入一定量的金属一诸如镍和锆一去显出结晶体。当合金的薄层在每秒一百万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。

普通金属:

金属玻璃:

帖子在11/7/2007 7:40:28 AM被编辑过了
帖子在11/7/2007 7:42:56 AM被编辑过了

最初发表时间：2007-11-7

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RE:

尽管对金属玻璃广泛地研究，且取得了很大的进展，但仍处于研究阶段的新型材料，在理论和实际应用中还有许多问题亟待解决：
1.玻璃形成能力的理论判据及合金成分设计。目前没有一个令人信服的理论判据，只有经验规则。单组元，二元的金属玻璃凤毛麟角。三组元的成分也是屈指可数。
2.金属玻璃的力学行为是当前研究的绝对热点，占据了至少70%的研究方向和主力。包括断裂机制及提高塑性等。
3.计算机模拟方面，包括金属玻璃的微观结构及宏观特性也是当前研究的一个热点。
4.制约其广泛应用的一个重要方面：制备成本，包括制备原料及制备环境等。

相信金属玻璃的技术难关突破以后能给材料界带来新的革命.

最初发表时间：2007-11-7