Friday, November 04, 2005

Metallic Glasses



《 终结者3》中的T-3000

  好莱坞大片《终结者2》中,欲灭 杀未来人类救星约翰·康纳之母的终结者---金属制成的变形机器人T-1000能变成人的样子、直升飞机、从门下的小缝隙飞走等任何形状。现在对于人类来说,这将不再是科幻片才能出现的,一种类似"终结者"的材料将出现在世界上的每个角落。
  金属玻璃比钢强度高3倍、弹性大10倍 被敲打时很快恢复原状。

  什么是金属玻璃(Metallic Glasses)
  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。照此推算,如果全国都采用全属玻璃铁芯,每年可节电100亿千瓦时,合50亿人民币。
  敲不烂打不碎 比钢强度高弹性大 随心所欲捏外形
  用锤子砸晶体金属,它将弯曲并吸收晶粒周围释放的能量。但是在无定性金属中原子被紧紧地"挤"在一起,在受到敲打时很易恢复到原状。
  美国加州的技术公司改进了金属玻璃技术,制造出的这种金属玻璃的强度比最好的工业用钢强度高3倍,弹性大10倍,其性能几乎可以和终结者"媲美",这种反常的结构使得金属玻璃的前景非常看好。这种金属玻璃优质的性能使得美国国防部考虑采用它;而韩国三星也打算用这种材料制造手机零部件。
  大块金属玻璃(非晶态合金)由于具有极高的强度、硬度、断裂韧性、良好的抗疲劳和耐腐蚀等许多优异的力学、物理和化学性能,在国防、航空航天等领域显示出广阔的应用前景,被称为新一代空天结构材料。美国军方已计划将大块金属玻璃用于环保型动能穿甲弹、M-1坦克等武器上;美国航天局已将此类材料成功用于"起源号"宇宙飞船并计划用于火星探测器的钻头。目前,欧美及日本等相继投入巨额经费进行研究。
  这种金属玻璃的像液体结构意味着它们的熔化点的温度很低,能够像塑料一样容易被弄成想要的形状。

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