奇妙的金属玻璃.PDFVIP

代 奇妙 的金属玻璃 ◎ 张云发 镰 — — — z‘， Z／ 金 属 皲 璃 玻璃强度大、透明性好，而且轻便，但韧性不足，太容易碎；金属的柔 韧性好，但要想有足够的强度，工艺要求很高。能不能把这两种材料的优 势结合起来呢?科学家们找出了一种新材料—— 玻璃与金属的完美合体 潮 ，商船搁浅了，于是船员们登上沙滩，把几块 “天然 苏打”支起作为大锅，在沙滩上做起饭来。他们撤退时 金属玻璃，顾名思义，就是一种既有金属特性，也 发现锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东 有玻璃特性的新材料。上世纪50年代，这种材料被偶 西!这些闪亮的物体就是最早的人工玻璃。 然发现，但却被美国物理学家称为 “愚蠢的合金”。今 金属玻璃的发现也非常偶然。1959年，美国加州 天 ，金属玻璃因其特性——强度是不锈钢或钛的两 理工大学的Duwez在研究晶体结构和化合价极其不 倍，易塑性堪比塑料——正在受到越来越多的关注。 同的两个元素能否形成固溶体时，偶然发现了这种新 要想了解金属玻璃，首先还是从玻璃讲起。 材料。他将高温金一硅合金熔体喷射到高速旋转的铜 我们生活在充斥着玻璃的世界，很多人都以为玻 辊上，以每秒一百万度的冷却速度快速冷却熔体 ，第 璃的广泛应用是工业革命的产物，但事实上 ，玻璃是 一 次制备了不透亮的玻璃。当时的一位物理学家看到 人类使用最古老、最广泛的材料之一。 这种材料时，曾嘲讽地说这是一种 “愚蠢的合金”。 我们的远古祖先——原始人，很早就在利用天然 半个世纪以来 ，金属玻璃已经从当初 “愚蠢的合 玻璃黑曜石的断口，也就是我们常说的 “玻璃碴”来宰 金”，发展成为今天航天、航空等高技术领域和高档手 杀动物、裁制兽皮衣服。玻璃材料对人类文明史产生 表、手机等时尚品争相选用的材料。 了不容忽视的影响。正如陶瓷材料贯穿中华文明和文 作为兼有玻璃、金属，固体和液体特性的新型金 化一样，自被发现以来，玻璃材料贯穿古希腊文明、罗 属材料，它是材料界很多纪录的 “保持者”——金属玻 马文明、文艺复兴、欧洲启蒙运动、工业革命等历史时 璃是迄今为止最强的金属材料和最软的金属材料之 期，直至当代。例如，因为平板玻璃材料的出现，才有了 一 ， 最强 的钴基金属玻璃 的强度达 到创纪录的 玻璃窗户，才让寒冷的北欧适于居住和文明化；有了玻 6．0GPa，最软的锶基金属玻璃的强度低至300MPa；金 璃，我们的前辈才能研究星体的运动，太阳系的构造， 属玻璃是迄今为止发现的最强的穿甲材料 ，最容易加 以及微生物的奥秘。不少学者认为，玻璃在东西方文 ：[成型的金属材料，最耐蚀的金属材料，最理想的微、 化和文明的差异、分歧中扮演了致关重要的角色。 纳米加工材料之一；金属玻璃还具有遗传 、记忆、软 玻璃材料是人类历史上最偶然的发明之一。3000 磁 、大磁熵等独特性能。 多年前 ，一艘腓尼基人的商船，满载着晶体矿物 “天然 金属玻璃不但是性能独特的新材料 ，同时也是研 苏打”，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落 究材料科学和凝聚态物理中一些重要问题的模型体 一 64 一 科 代 系。近十