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由 Rainer J. Hebert 教授
金屬玻璃從與二進制金屬合金的迅速冷卻的實驗 20世紀 50年代末被證實了在加州理工學院在波爾布特 Duwez 的支持下。 這個想法是非常迅速熄滅熔融金屬混合物和從而繞過液體合金的結晶1。 如果結晶，即，一個水晶階段的形成從液體階段的父項的可以避免，這個基本移動在液體的臨界溫度下將是充分地限於能 「凍結在」。
金屬玻璃的概念作為 a 的凍結在液體建議類似於液體的原子結構的基本排列。 它的確是原子週期性地沒有被安排在更距離幾個原子間的距離或玻璃的特點。 一塊批量金屬 (TEM) FeCrMoCB 玻璃的傳輸電子顯微學圖像501514156 在圖 1. 顯示。 這個圖像為金屬玻璃是典型的因為它不反射週期，反而經常指 「鹽和胡椒」結構的模式。 這個問題多麼正確地安排在金屬玻璃的原子著迷了玻璃研究團體數十年2-6。 最近，計算機主要基於模擬的研究表明在金屬玻璃的一大部分原子在與一些毫微米的範圍的字符串被安排。 這些字符串也許顯示若乾連通性3,4。 此外被展示甚而少量熔合的添加可能激烈地影響在字符串被安排原子的分數3。 在計算機模擬、基本原理計算和材料的基本級別實驗描述特性的預付款在不久的將來承諾進一步預付款和答案到 「結構」金屬玻璃、字符串體積分數依賴性對構成和這個熱量歷史記錄。
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| Fig.1 ： 批量金屬 FeCrMoCB 玻璃的 TEM 圖像501514156 。 |
金屬玻璃綜合
綜合金屬玻璃的一個公用方法是快速限制原子的流動性和因而防止原子搬入晶格位置。 基本流動性可以是有限的，例如，與迅速熄滅從在基體上的7 液體或8,9 蒸氣狀態與一種高導熱性。 證言技術，包括電附著或蒸氣階段證言是證明成功金屬玻璃綜合的另外的綜合技術。 一個完全不同的途徑在水晶材料的不穩定基礎上。 強烈的變形10-12、輻照區域與電子13 或離子14，甚至裝載與氫15 是動搖水晶前體材料和導致的無定形的階段的途徑。
以最高的冷卻速度不是所有的合金可以熄滅到玻璃狀階段。 仅特定構成可能形成金屬玻璃。 避免結晶的必要性在熄滅期間建議形成構成，即在熄滅期間的一個低固體化起始溫度的玻璃的一個低 liquidus 溫度。 液體變換成凍結在液體的 a，當黏度超過大約 10 保持平衡時15 ，并且16 黏度克服此臨界值的溫度範圍表示玻璃轉移範圍。 对多數玻璃形成的構成， liquidus 比例和玻璃轉化溫度超過值為大約 0.5-0.6。 要綜合批量金屬玻璃 Inoue 建議三個經驗主義的規律： 要素的數量在合金的應該超過二，範圍區別應該是超過 12%，并且混合熱在主要合金要素之間應該是負的。 17這些規律的例外知道，并且幾個另外的標準被開發解決這些例外。18
從高冷卻速度的需求繞過結晶，是確切金屬玻璃在大範圍不可能被轉換。 目前，這個 「記錄」範圍是 PdCuNiP 批量金屬玻璃的40301020 72 mm 直徑19。
金屬玻璃的屬性和應用
缺乏在金屬玻璃的遠程週期阻止是有效的在水晶材料的塑料變形結構。 金屬玻璃機械性能描繪為一個大彈性極限大約 2%--比較大約 0.2% 約為 1.5 對兩次那些他們的水晶副本的水晶金屬材料和出產量值的20。 例如，抗拉強度級別為基於 Al 的金屬杯 1500 MPa 報告了21 與大約 750 最嚴格的水晶 Al 合金的 MPa 比較。 基於共同的批量金屬玻璃評定了與出產量大約 5 GPa22。 這些力量級別，然而，在壓縮只發生。 在緊張更低的力量級別被觀察。 缺乏抗拉強度從在剪範圍基礎上金屬玻璃的變形結構按照。 在室溫的變形時，金屬載玻片在內部地沿與可能通過整個範例繁殖的厚度的範圍大約 10-20 毫微米，如果他們沒有由沉澱物妨礙，例如。 這個挑戰將依然是在可預見的將來設計金屬玻璃與被改進的延展性，但是沒有在力量和彈性極限的損失。
金屬玻璃在他們的此致目錄非常地有所不同比較工程合金。 在金屬玻璃的此致目錄典型地是大約十倍百分比和至今超出常規工程合金此致目錄。 同時，充分地無定形的合金是同類的。 同質性的組合，缺乏晶界和集中的此致目錄可能為腐蝕屬性非常有利地顯示23。
金屬玻璃唯一屬性喜歡應用範圍24,25。 結構上的應用包括體育用品例如棒球棒或網球拍，金屬玻璃擅長與他們的高彈性極限，大小的測微表適應和顯示例外耐磨性、26生物醫學的應用例如齒植入管或者框電子設備的彈簧。 金屬玻璃從 20 世紀 60 年代末使用了為磁性應用，例如，作為變壓器核心材料27。 玻璃形成的系統、改進流程和應用的數量繼續增加對根本屬性的更好的瞭解的一個擴展範圍28。 曾經認為作為實驗室求知慾，金屬玻璃取得了進展，但是為新的發現仍然提供充足的機會。
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版權 AZoM.com， Rainer J. Hebert (康涅狄格大學教授)