金属玻璃百科百度(什么是金属玻璃)

一、金属玻璃详细资料大全

金属玻璃又称非晶态合金，它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病．如玻璃易碎，没有延展性。金属玻璃的强度高于钢，硬度超过高硬工具钢，且具有一定的韧性和刚性，所以，人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。

基本介绍中文名：金属玻璃外文名：metal-glass别称：非晶态合金类别：玻璃时间：1960年简介,发展简史,成分结构,生产工艺,形变,简介对科学家来讲，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晶格。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。不像玻璃板，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。普通金属由于它们晶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为有效的磁性材料。金属玻璃是 1960年被发明的新材料，多年以来被各国科学家广泛而深入地研究。与相应的晶态合金相比，这种材料展现出非常独特的力学与物理性能，使之在多个领域都有广阔的套用前景。同时，金属玻璃作为结构无序材料中一类相对简单的代表体系，是研究非晶态物理的一个比较理想的材料模型。解决金属玻璃中的基本科学问题，比如它的结构表征、形变机理、玻璃转变、玻璃形成能力等，不仅可以促进金属玻璃本身的套用，而且也将推动整个凝聚态物理学的发展。发展简史金属玻璃的出现可以追溯到20世纪30年代，Kramer第一次报导用气相沉积法制备出金属玻璃，在1950年，冶金学家学会了通过混入一定量的金属——诸如镍和锆一去显出结晶体，1960年，美国加州理工学院的Klement和Duwez等人采用急冷技术制备出金属玻璃。当合金的薄层在每秒一百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。成分结构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，叫做晶格。但如果结晶不出现，原子便会随机排列，成为金属玻璃。普通玻璃的原子也是随机排列，但它不是金属。金属玻璃并不透明，它拥有独特的机械和磁性特质，不易破碎和不易变形。它是制造变压器、高尔夫球棒和其他产品的理想物料。目前生产的金属玻璃是较薄和较细的，因为金属冷却时很快便会结晶，所以需要非常快的冷冻。美国约翰斯鹤健士大学的研究员何纳乔，正研究如何生产有超级强力、弹力和磁力特质，但是较为大块的金属玻璃。这种新的金属会保持固体而不会在高温下结晶，这将会适于制造引擎零件及军用武器。用铁造的金属玻璃是很好的磁性物质，而且由于加热后便变得柔软，容易铸造成不同形状的制成品。图中所见是何纳乔利用感应熔炉，很快的将金属混合物溶化，变为金属玻璃。金属玻璃科学家生产工艺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，因为晶格成形时会改变，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。形变传统的晶体材料，其原子周期性地排列成晶格，而晶格又是有缺陷的，如位错、层错等。这些缺陷运动所需要的能量比较低，使晶体的巨观塑性变形比较容易实现。那么对于没有晶格结构的金属玻璃来说，它的塑性形变机理是怎样的呢？巨观上来看，金属玻璃的形变特征与温度有密切的关系。在温度靠近玻璃转变点乃至更高时，外力的作用下材料每一部分都参与变形，表现为粘滞性流动，被称为均匀变形。在温度远低于玻璃转变点时，金属玻璃则往往表现为非均匀变形，变形区域只集中在很小的区域，其尺度为10~50 nm，这种变形区域被称为剪下带。由于一般金属玻璃的玻璃转变温度点远高于室温，形变局域化是室温下金属玻璃变形的主要特征，并且得到了广泛的关注。高度局域化的形变只发生在剪下带内，剪下带在形成之后在没有约束的条件下就会快速扩展，最终导致材料的脆性断裂。这便是室温下金属玻璃没有巨观塑性的原因，而解决这个问题是促进金属玻璃套用的关键一环，很多研究人员在这个方向上做出了艰苦的努力。为了增加塑性，有的人采用制备复合材料的方法，有人采用引入残余应力或其他加工方法。2007年，中国科学院物理研究所柳延辉等在《Science》上报导，开发出在室温具有超大压缩塑性的金属玻璃，并且可以像纯铜、纯铝一样弯曲成一定形状，从而进一步引领出一大批相关的研究工作。但是，金属玻璃室温巨观塑性的问题并没有解决，尤其是大家期望的拉伸塑性并没有得到，学术界期待着新的进展。从微观上来看，形变涉及到材料的局部原子重排。从这个角度来研究形变的起源，目前有两种比较主流的理论模型，分别是“自由体积”模型和“剪下转变区”模型。自由体积模型最初由 Cohen及 Turnbull等提出用来解释玻璃转变的问题，后来被 Spaepen用来理解玻璃的形变。此模型认为金属玻璃的形变是靠单个原子的跃迁运动实现的，并且，每一个原子在任一位置都占有一定比例的自由体积、拥有自由体积多的地方，原子跃迁运动容易实现；拥有自由体积少的地方，原子跃迁运动则不容易实现。在无外力作用的情况下，原子向各个方向跃迁的几率相等，而在有外力作用的条件下，原子则倾向于向某个方向跃迁，从而造成在应力方向上的形变。但是，由于自由体积本身是一个模糊的概念，而且很难想像单个原子的跃迁就能够顺应外界所给的应力，所以，自由体积模型的基础是很不牢靠的。不过，它提供了非常直观的概念去理解形变，而且非常简单，因此，对玻璃领域的工作者具有非常广泛的影响。剪下转变区模型则是一个更加经典和著名的模型，由Argon等从肥皂泡阀的类比而发展出来。他们认为，金属玻璃的变形在微观上并不是由单个原子的跃迁而导致，而是由好几个原子构成的原子团簇相对于基体的剪下运动所导致，发生这种剪下运动的原子团簇被称为“剪下转变区”，剪下转变区产生的局部塑性变形积累最终导致巨观尺度的形变。基于上述模型，金属玻璃的很多形变现象可以得到解释，如低温下剪下带的局域化、高温下的均匀流变等等。但是，由于剪下转变模型把局域的剪下转变当成单个事件，也就是说这种处理方法忽略了不同形变基本单元之间的相互作用，也造成有一些实验现象它不能作出解释，如应力应变曲线上的锯齿波现象等。最近的研究工作对这种锯齿波行为进行了详细的分析，发现脆性金属玻璃的剪下带动力学具有混沌行为的特点，而韧性金属玻璃可以演化到自组织临界状态。这些结果说明，非晶合金在变形的过程中，其剪下带运动是比较复杂的，需要考虑多重剪下带之间的相互作用以及协同运动。

二、金属玻璃是什么

金属玻璃中的“金属”是指这种材料是由金属原材料熔炼而成;“玻璃”不是指我们日常生活中常见的“玻璃”,而是指这种材料的结构是一种玻璃态结构.

金属玻璃：英文名Metallic Glasses,或者Amorphous Alloys.它是由于合金熔体在极快速的冷却条件下来不及形核和长大而形成的一种状态,一般的金属凝固后都是晶态的,金属玻璃是非晶态的,没有晶界位错等常见的晶态缺陷,所以它的强度非常高,但一般拉伸塑性都不是很好,这也是目前金属玻璃主要研究方向之一.金属玻璃还有很多其他优异的性能,高耐腐蚀性,良好的软磁性能,在过冷液相区具有超塑性等等.目前实现的产业应用有：高尔夫球杆,变压器线圈,比硅钢片的软磁性还要好（铁基非晶）.总之要讲的很多,一时半会也讲不完,如果你想随便了解那么这么多也就差不多,如果你想从事金属玻璃行业工作,建议先看看物理所的一些综述,英文较好就看看Inoue的文章：Bulk Metallic Glasses!进一步咨询可跟进.

三、什么是金属玻璃

一根含有少量铌的只有4毫米粗的铜合金丝，竟可以悬吊起3吨重的机器，连最好的钢丝也相形见绌。一种特制的铁基合金(其中含有少量的镍、铬、磷)与不锈钢一起浸在强酸中，当不锈钢变得“千疮百孔”时，它却完好无损。用一种铁硼碳合金的软磁材料，代替硅钢做成电源变压器，不仅性能好，而且电能损耗比硅钢低一半多。所有这些号称金属，实为普通玻璃结构，而具有奇异特性的材料，就叫做金属玻璃。

用什么方法能使金属变成金属玻璃呢？金属在高温下变成熔融状态，如果让它慢慢冷却，它就恢复为固体金属。如果将这些金属(或合金)液体通过一个喷嘴，喷到高速旋转的光滑钢质辊面上，急剧冷却，就可以变成金属玻璃。不过，冷却速度需要高达每秒100万摄氏度，才能发生类似玻璃的结构转变。

金属玻璃既保留了金属和玻璃的一些特色，又克服了它们各自的缺点。玻璃很脆，金属玻璃却具有一定的韧性和刚性，可以像铁皮一样弯曲造型。玻璃本身强度很低，而金属玻璃却比钢还强还硬。

金属材料的结构排列得很整齐，当材料发生缺陷时，就容易被拉断。好比搭积木一样，抽掉中间一块，就会倒塌。而金属玻璃，由于急剧冷却，内部结构来不及调整，在整体上排列混乱，而在局部上又是有序的。好比石头砌成的高台，挖掉一两块，也无关大局。因此，铁硼碳金属玻璃的断裂强度比钢大三倍；在腐蚀性很强的酸溶液中几乎不发生腐蚀。

四、金属玻璃有哪些特点和性质、应用

金属和玻璃的最大的差别在于：金属在从液态冷却凝固的过程中有确定的凝固点,原子按一定的规律排列,形成晶体；而玻璃从液态到固态是连续变动的,没有明确的分界线,即没有固定凝固点.因此,金属是一种典型的晶体材料,它的许多特性是由其内部晶体结构决定的；而玻璃却是一种非晶体材料,固态玻璃和液态玻璃内部原子呈无序紊乱排列.

1960年,美国科学家皮?杜威等首先发现某些液态贵金属合金（如金-硅合金）在冷却速度非常快的情况下,当金属内部的原子来不及“理顺”位置,仍处于无序紊乱状态时,便马上凝固了,成为非晶态金属.这些非晶态金属具有类似玻璃的某些结构特征,故称为“金属玻璃”.金属玻璃的问世打破了建立在金属晶体结构基础上的传统金属学研究方法,它的许多独特而且宝贵的性能使其在实际应用中初露锋芒.

金属玻璃是一种优异的磁性材料,具有高饱和磁感应、低铁损等优点,同时还具有较高的耐磨性和耐腐蚀的特点.如果用金属玻璃来制造收录机的磁头,可以避免磁头尖部的脱落现象,降低磁头与磁带摩擦发出的噪声,这将会给人们带来优美、清晰的音质和理想的音响效果.如果用金属玻璃来代替变压器中的硅钢片,可使变压器的空载损耗减小2/3.

五、什么是金属玻璃金属玻璃有哪些

金属玻璃

作者：孟曙光黄敏伟

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。