金属玻璃——没有蔑视障碍

金属玻璃在快速冷却实验证实与二元金属合金在1950年代末在加州理工学院的Pol Duwez的保护下。当时的想法是淬火熔融金属混合物非常迅速,从而绕过液态合金的结晶¹。如果结晶,即。结晶相的形成,从父母液相可以避免,原子运动将充分限制低于临界温度的液体被“冻结”。

金属玻璃的概念作为一个冻结在液体表明原子排列的原子结构,类似于液体。它确实是眼镜的标志,原子不定期安排在几个原子间的距离或更多的距离。透射电子显微镜(TEM)图像的大部分金属铁₅₀Cr₁₅莫₁₄C₁₅B₆玻璃是图1所示。金属玻璃的形象是典型的,它不反映周期性而是一种模式,通常被称为“盐和胡椒”结构。问题金属玻璃的原子是如何排列玻璃几十年来科研界都为之倾倒^{2 - 6}。最近,主要是计算机仿真研究表明,原子在金属玻璃的一个重要部分是安排在集群大小的几个纳米。这些集群可能揭示一些连接^3、4。而且被证明,即使是少量的合金添加可以大大影响原子排列在集群的一部分³。先进的计算机模拟、第一原理计算和原子水平实验表征材料的承诺在不久的将来进一步发展和洞察力到金属玻璃的结构,组成集群体积分数的依赖,和热历史。欧洲杯足球竞彩

图1:TEM图像大部分的金属铁50Cr15莫14C15B6玻璃。

金属玻璃的合成

一个常见的策略合成金属玻璃是快速限制原子的迁移,从而防止原子进入晶格位置。原子迁移率可以是有限的,例如,从液态快速淬火⁷或蒸汽状态^8、9在用高导热基板。沉积技术,包括电泳或汽相淀积金属玻璃的额外合成技术已被证明成功的合成。一个完全不同的方法是基于晶体材料的不稳定。欧洲杯足球竞彩强烈的变形^{10 - 12},用电子辐照¹³或离子¹⁴,甚至加载与氢¹⁵方法,稳定晶前驱材料和诱导非晶相。欧洲杯足球竞彩

即使不是所有的合金冷却率最高可以熄灭成玻璃阶段。只有特定的成分能形成金属玻璃。避免淬火过程中结晶的必要性提出了一个低的液相线温度玻璃形成的成分,即低凝固发生在淬火温度。液体变成冻结在液体粘度超过10¹⁵风度¹⁶和粘度的温度范围跨越这一临界值代表了玻璃化转变区间。对于大多数玻璃形成成分、熔点和玻璃化转变温度的比值超过一个值约为0.5 - -0.6。合成大量金属玻璃井上提出三个经验规则:合金的组件的数量应该超过两个,大小差异应该超过12%,主要合金组件之间的混合热应该是负的¹⁷。这些规则的例外情况是已知的和几个额外的标准开发了处理这些异常¹⁸。

要求高的冷却速率绕过结晶,很明显,金属玻璃不能在大尺寸。目前,“记录”Pd的大小是72毫米直径₄₀铜_30.倪₁₀P_20.大块金属玻璃¹⁹。

金属玻璃的性能及应用

缺乏长程周期性金属玻璃排除了手术在晶体材料塑性变形机制。欧洲杯足球竞彩金属玻璃的力学性能具有很大弹性极限约2%——相比之下,约0.2%的水晶金属材料和屈服强度值约为1.5,水晶同行的两倍欧洲杯足球竞彩^20.。例如,抗拉强度水平报告Al-based金属杯1500 MPa²¹相比大约750 MPa的最强水晶Al合金。Co-based大部分金属玻璃测量5 GPa的产量优势²²。这些力量的水平,然而,只有发生在压缩。张力强度低得多的水平。缺乏抗拉强度是金属玻璃的变形机理,基于剪切带。在室温下变形,内部金属玻璃幻灯片在乐队的厚度约10 - 20海里,可以传播到整个样本如果他们不是阻碍,例如,通过沉淀。挑战在可预见的未来仍将设计与改善延性金属玻璃强度和弹性极限但没有损失。

金属玻璃有很大的不同在他们的溶质含量与工程合金。溶质含量的金属玻璃通常的百分比,因此远远超过传统的溶质含量工程合金。同时,完全非晶态合金是均匀的。同质性的结合,缺乏晶界,以及集中溶质内容可以很顺利地腐蚀特性²³。

金属玻璃的独特属性吸引范围的应用程序^24日,25。结构应用包括体育用品,如棒球棒或者网球拍,在金属玻璃excel高弹性极限、micro-meter大小齿轮和弹簧,揭示优秀的耐磨性²⁶、生物医学应用,如牙体或电子设备的外壳。金属玻璃自1960年代末以来一直用于磁应用程序,例如,当变压器铁心材料欧洲杯足球竞彩²⁷。glass-forming系统的不断扩大范围,处理改进和更好的理解基本属性的应用程序数量继续增加²⁸。曾经被认为是一个实验室的好奇心,金属玻璃已经取得了长足的进步,但仍然为新发现提供充足的机会。

引用

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