詳情介紹

        說起金屬的特點(diǎn),躍入我們腦海的首先是堅(jiān)硬、不透明,有時會生銹,至有時會斷裂,而談到玻璃,給人的感覺是易破碎、透明。大家也知道金屬是晶體,玻璃是典型的非晶體,它們的原子排列方式如圖1-26所示。金屬玻璃聽上去就像是一個不可思議的東西,但是金屬和玻璃這兩種看似完全風(fēng)馬牛不相及的材料,卻被科學(xué)家們神奇地聯(lián)系在了一起。那么,又是什么手段使金屬變成“玻璃”的呢？
1960年,美國科學(xué)家皮·杜威等首先發(fā)現(xiàn)金硅合金等液態(tài)貴金屬合金冷卻速度非常快的情況下,金屬原子來不及按它的常規(guī)方式結(jié)晶,在它還處不整齊、雜亂無章的狀態(tài)時就被“凍結(jié)”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)。
      金屬和玻璃的最大差別是: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)的轉(zhuǎn)變是連續(xù)變動的,沒有明確的分界線,即沒有固定的凝固點(diǎn)，用錘子砸晶體金屬,它將吸收晶粒周圍釋放的能量。但是非晶態(tài)金屬中的原子由于緊緊地?cái)D”在一起,在受到敲打時很易回復(fù)到原狀i且這種金屬玻璃像液體一樣的結(jié)構(gòu)意味著它們的熔化溫度很低,能夠像不銹鋼復(fù)合板一樣容易被加工成想要的形狀那么這種金屬玻璃有何特點(diǎn)呢?科學(xué)家們創(chuàng)造出來的這種匪夷所思的新材料又有何用處呢?
       從青銅時代開始,人類在使用金屬的幾千年漫長的歲月中所見到的金屬幾乎都是晶體,它們均具有排列整齊的原子結(jié)構(gòu)。金屬晶體排列有缺陷的地方在定的外力作用下常常會斷裂,也就是我們通常所說的材料失效。其原因是連接兩個晶粒的能量低于凝聚一個晶粒的能量,于是兩個晶粒之間的間隙就形成了一個脆弱區(qū),斷裂和腐蝕就很容易從這里發(fā)生。這也正是材料的弱點(diǎn)所在即一旦受到過大的外力,首先承受不了的就是晶粒結(jié)合部。而金屬玻璃的原子排列是無序的,它沒有特殊的薄弱環(huán)節(jié),因此金屬玻璃的強(qiáng)度比一般金屬材料高得多,最高可達(dá)3500MPa。