一種新型“金屬
玻璃”日前在美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室研制成功。這個在科學(xué)界引起轟動的成果，出自兩名華裔科學(xué)家之手。 記者采訪了該實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的華裔科學(xué)家呂昭平先生。他詳細(xì)介紹了這種新型非晶態(tài)
鋼材的元素和特性。
要了解“
金屬玻璃”，首先得了解什么是金屬，什么是玻璃以及兩者的差別。金屬在從液態(tài)冷卻凝固的過程中有確定的凝固點(diǎn)，原子按一定的規(guī)律排列，形成晶體；而玻璃從液態(tài)到固態(tài)是連續(xù)變動的，沒有明確的分界線，即沒有固定凝固點(diǎn)。因此，金屬是一種典型的晶體材料，它的許多特性是由其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)決定的；而玻璃卻是一種非晶體材料，固態(tài)玻璃和
液態(tài)玻璃內(nèi)部原子呈無序排列。
1960年，美國科學(xué)家皮·杜威等首先發(fā)現(xiàn)某些液態(tài)貴金屬合金（如金—硅合金）在冷卻速度非常快的情況下，當(dāng)金屬內(nèi)部的原子來不及“理順”位置，仍處于無序狀態(tài)時，便馬上凝固了，成為非晶態(tài)金屬。這些非晶態(tài)金屬具有類似玻璃的某些結(jié)構(gòu)特征，故稱為“金屬玻璃”。一開始，這種金屬玻璃大都是很薄的帶狀材料，應(yīng)用受到限制。20世紀(jì)80年代，隨著“塊體金屬玻璃”的問世（直徑達(dá)到毫米級），非晶態(tài)金屬的應(yīng)用才有所推廣。
塊體金屬玻璃雖然是種難得的好材料，但它們主要是以鋯或鉑等作為主要元素機(jī)體，成本非常高。材料科學(xué)家們20年來一直在尋找便宜的大塊金屬玻璃，直到現(xiàn)在才取得突破性進(jìn)展。目前他們研究出來的這代金屬玻璃，以50％的鐵，加上鉬、釔、錳、碳、硼、鉻和鈷等化學(xué)元素，混合而成。其突破在于：首先是在技術(shù)上，合金的玻璃形成能力大為增強(qiáng)。與過去相比，釔的加入使材料形成非晶態(tài)能力大大增強(qiáng)，合金材料的冷卻速度放慢了許多；其次，合成材料用的鐵等其他元素都比較便宜，所以成本較低；三是產(chǎn)品的尺寸比過去大，過去金屬玻璃棒直徑只能以毫米計算，現(xiàn)在可以達(dá)到1．2厘米。更主要的是，通過他們對此種非晶態(tài)合金形成機(jī)理的詳細(xì)研究，人們對此類材料的制備、形成能力以及所涉及的凝固過程都有了進(jìn)一步的認(rèn)識。這種新型金屬玻璃最主要特點(diǎn)和優(yōu)勢是：
硬度是常規(guī)鋼材的兩倍；由于它內(nèi)在組合沒有縫隙，所以有很強(qiáng)的抗腐蝕能力，不變質(zhì)，重量輕；在一定的溫度下有很高的柔性，它可以像泥巴一樣，任你怎么捏都可以，但完全冷卻后又非常堅(jiān)硬。其不足之處是韌性不夠理想。
對于此類材料的用途，呂昭平認(rèn)為非常廣泛。由于它的超常堅(jiān)硬，在軍事上可以用于制造槍炮子彈、導(dǎo)彈和裝甲車等。在體育上，適合于許多體育用品。比如用在高爾夫球桿上，就可以有更大的反彈力，使球能打得很遠(yuǎn)。它也可以用在電腦和手機(jī)的外殼上，輕便、美觀、堅(jiān)硬。它的性能和特點(diǎn)更為許多珠寶商帶來商機(jī)。總之，它的用途不勝枚舉。
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