金属玻璃及其研究新进展要点解析.ppt

Cyclic potential sweeps to a value above E C2 results in dis-solution and re-deposition of palladium atoms (Figure 1 a). Highly branched dendrites with nanoscale sub-structures were obtained by this processing route. * Cyclic potential sweeps to a value above E C2 results in dis-solution and re-deposition of palladium atoms (Figure 1 a). Highly branched dendrites with nanoscale sub-structures were obtained by this processing route. * 金属玻璃及其研究新进展 Metallic Glass And Its Research Progress 报告人：张玉月 朱先军 赵雪梅 陈 骋 孙继杨 周可熊 于金龙 王晓军 金属玻璃（metallic-glasses） 也称为液态金属（liquid metal）或非晶态合金（amorphous alloy），是采用现代快速凝固冶金技术合成的,兼有一般金属和玻璃优异的力学、物理和化学性能的新型合金材料。 中国科学院物理研究所研制的大块金属玻璃的照片 金属玻璃（metallic-glasses） 金属玻璃是金属吗？ 　　大部分金属玻璃体系都是由100%金属组成的合金，比如Cu, Zr, Al, Fe, Co, Ni, Mg,Zn, Ca, Yb, Ce等。但是也有好多体系包含非金属（或类金属）元素，比如Si，C, P，B等，含量可能达到20 at.%以上。但是金属玻璃都是导电的，电阻率比普通金属高1~2个数量级，具体和成分以及制备条件相关。 金属玻璃是玻璃吗？透明吗？ 透明是玻璃的本质吗？ 　　金属玻璃是玻璃态物质，一般是不透明的（块体、普通条带），但是当厚度降到纳米级别后就变得透明了。是否透明（透射可见光）是由材料的电子结构决定的，很多晶态的绝缘体（如NaCl,氧化物、聚合物）也都是透明的。所以透明不是玻璃的本质；原子无序排列是玻璃的本质。 微观结构 在微观结构上,金属玻璃更像是非常黏稠的液体.金属玻璃因此又被称作“被冻结的熔体”。 金属玻璃拥有无序的原子堆积结构，这和普通金属中的原子晶格结构完全不同。 高分辨透射电子显微镜拍摄得到的照片 　　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。 主要物理特性 不象玻璃，一般不透明 机械性能(mechanical)：高强度、高硬度、耐摩擦和高弹性，不易破碎和不易变形 (deform) 软磁性(magnetic) 耐腐蚀性 广泛应用： (a) Zr基块体金属玻璃制造的商业化高尔夫球头; (b) 用块体金属玻璃制备的手机的外壳; (c) 放在手指上的由块体金属玻璃制备的微小齿轮 　　金属玻璃家族的屈服强度分布于从0.5GPa到6GPa的范围，而已知的铁基或钴基金属玻璃强度一般为3~6GPa。 也就是说， 假如拿一个重约1.5吨的小汽车来说，如果用普通钢材支撑它，大概需要7~10根直径2毫米的钢筋，而改用铁基金属玻璃我们只需要1根就够了。 主要物理特性 金属玻璃的强度有多高呢？ 无序结构 有序结构 背景：大多数金属在冷却时会突然出现结晶现象，所以需要非常快的冷却。——急冷 目前：生产的金属玻璃是比较薄或者比较细的。 难点：制造厚的、笨重形状的块体金属玻璃。 主要存在的问题：在基础研究方面,非晶的结构表征、玻璃转变以及形变机制是金属玻璃中三大有挑战性的基本科学问题,至今仍然是未解之谜,它们制约了块体金属玻璃材料研究的进一步发展。 主要制备方法 注：块体金属玻璃(bulkmetallicglass)通常是指3维尺寸都在毫米以上的金属玻璃。 典型大块金属玻璃样品：(a)Mg-Cu-Y 金属玻璃；(b)直径超过 70 mm 的金属玻璃棒；(c)公斤级别的Zr-Ti-Cu-Ni-Be 金属玻璃；(d)中国科学院物理研究所制备的金属玻璃。 块体金属玻璃材料 我国在这方面处于领先地位： 1.甩带法 工艺流程 首先将破碎并清洗后的母合金