什么是金属玻璃

金属玻璃的结构特点及其对力学行为的影响金属玻璃，亦名非晶态合金、玻璃态合金，不仅集金属和玻璃的优点于一身，还克服了它们各自的弊病[1]。

该类材料是将熔融的母材以＞106℃/s的速度急速冷却而成，其原子在凝固过程中的排列来不及有序化，故形成了长程无序的非晶状态，与通常情况中具有周期性和对称性原子排布的金属晶体材料不同，因而称之为“非晶合金”[2]。

又由于这种原子排列与玻璃等传统非晶材料类似，所以也叫“金属玻璃”。

其强度高于钢，硬度超过高硬度工具钢，且具有一定的韧性和刚性。

因此人们赞誉其为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”[1]。

1962年[3]，杜韦兹发明了快速凝固技术，从Au-Si合金熔体中首次制备出了非晶合金，非晶概念才开始与固态金属与合金联系在一起。

今天，随着更多金属玻璃及其独特性能的发现，此类物质已然成为了一种重要的功能材料[1]。

那么，非晶态合金的微观结构究竟是什么样，使其能有如此特殊的性能？这些结构上的特点又是如何影响其力学性能和力学行为的呢？下面本文就来回答这些问题。

金属玻璃的微观结构介于有序和无序之间：原子在三维空间排列没有规律性，这种特点称为远程无序；然而，局部区域可能存在规则排列，这类现象叫做近程有序。

在短程有序区域中，质点排布与晶体相似，但此类区域是高度分散的。

实际上，非晶合金的原子排列近似于液体，但它与液体又有不同：一方面，液体中原子极易滑动，粘滞系数很小，而金属玻璃中原子无法滑动，粘滞系数约为液体的1014倍，具有相当大的刚性与固定形状；另一方面，液体中质点随机排列，除局部结构起伏外，几乎是一团乱麻，而非晶合金中原子排布虽也无序，但并非完全混乱，而是破坏了长程有序的周期性和平移对称性，形成了一种有缺陷的、不完整的有序，即最近邻或局域近程有序（在小于几个原子间距的区域内保持位形和组分的某些有序特征，而在这些区域外便不存在长程有序的点阵排布了。

通常情况下，金属玻璃的短程有序区＜1.5nm，即不超过4～5个原子间距[2]。

热处理中的金属玻璃热处理技术热处理是一种对金属进行改性和改良的技术，旨在提高金属的性能。

在热处理技术中，金属玻璃热处理技术是比较新颖的技术，它在改善金属结构和性能方面有较好的表现。

金属玻璃是一种非晶态金属，其结构杂乱无序，不存在晶体结构，具有优良的物理、化学和力学性能。

其最初被用于制作磁性材料，但后来发现，它可以用于热处理技术中。

金属玻璃热处理技术主要是通过加热和快速冷却来改变材料的结构和性质。

这是因为当金属加热至一定温度时，其结构会发生改变，原子和分子之间的运动将变得更为频繁，但当这些金属迅速冷却时，它们的分子结构会被禁锢在一种短暂的无序状态中。

这种状态可以被认为是一种不如晶体结构稳定的状态。

这就为材料的机械性能、耐腐蚀性、耐热性和磁性提供了很大的改善余地。

金属玻璃热处理技术最初应用于铝合金中，因为铝合金具有较大的应力应变曲线，可以完美地展现出这种技术的优越性。

后来，这种技术被应用于其他金属材料，如镁、钛、钢等。

在这种技术中，首先要确定材料的加热温度和保温时间。

这个确定过程需要考虑到材料的特性，如冷却速度、化学成分、晶体缺陷等。

在材料加热时，要确保它达到适当的温度范围，以使其处于之前提到过的无序状态，这将使材料具有更高的抗压强度和硬度。

确定加热时间是一项复杂的任务，需要权衡不同变化因素之间的关系。

一般情况下，加热时间越长，材料的结构和性能越完美。

但是，如果加热时间过长，这将导致材料析出，从而降低其性能。

在加热完成后，材料需要快速冷却以实现结构的玻璃化。

快速冷却可以通过多种途径来实现。

常见的方式包括水淬、油淬、盐浴淬等。

在选择合适的冷却介质时，必须考虑初始温度、材料的化学成分、冷却介质的热性、淬火介质的化学特性等因素。

如果将介质温度进行控制，则金属玻璃的热处理过程可以实现优化，以便我们在制品中获得想要的性能和表现。

通过这种创新的技术，人们可以利用无序晶体的特性，实现物质的改进和升级，为材料的应用开辟新的前景。

金属玻璃的力学性能与应用咱先来说说啥是金属玻璃哈。

金属玻璃这东西，听起来好像挺玄乎，但其实在咱们生活里的好多地方都有它的身影呢。

就拿我前段时间的一个经历来说吧。

我有个朋友是个汽车迷，有一天他兴奋地跟我说，他发现现在有些高端汽车的零部件用上了一种新奇的材料，让车子的性能那是蹭蹭往上涨。

我好奇地问他到底是啥，他神秘兮兮地说：“就是金属玻璃！”这可把我给惊到了，原来这金属玻璃已经走进了汽车领域。

那金属玻璃到底有啥特别的力学性能，能让汽车都变得更厉害了呢？金属玻璃的强度那可真是没得说。

一般的金属材料，在受到外力的时候，内部的原子结构会发生滑移和变形，可金属玻璃不会。

它的原子排列是无序的，就像一群没有指挥的士兵，但偏偏就是这种无序，让它能够承受巨大的压力和拉力。

打个比方，就像是一堆乱麻，你使劲儿拽，反而很难拽断。

它的硬度也相当出色。

拿普通的金属和金属玻璃来做个比较，你用同样的力气去划它们，普通金属可能早就出现划痕了，而金属玻璃还能保持完好无损。

这要是用在一些需要耐磨的地方，比如刀具的刃口，那可真是太合适不过了。

还有啊，金属玻璃的弹性也很棒。

你把它弯曲一下，它能迅速恢复原状，就跟个有超强记忆的弹簧似的。

这种弹性性能在一些需要反复变形的场合，比如精密仪器的零件，可发挥了大作用。

既然金属玻璃有这么牛的力学性能，那它在实际应用中都有哪些亮眼的表现呢？在体育用品领域，一些高端的高尔夫球杆、网球拍，就采用了金属玻璃。

这让运动员在击球的时候，能够更有力地传递力量，球飞得更远、更准。

想象一下，你在高尔夫球场上，轻轻一挥杆，那球就像装了火箭一样飞出去，多带劲！在电子领域，金属玻璃也崭露头角。

由于它的良好导电性和抗磁性，一些精密的电子元件用了它之后，性能大幅提升，让咱们的手机、电脑运行得更快更稳定。

在医疗领域，金属玻璃也有它的用武之地。

比如说，一些人造关节的材料就换成了金属玻璃，因为它耐磨、强度高，能够延长关节的使用寿命，让患者的生活质量大大提高。

神奇的“金属玻璃”作者：吴再丰来源：《百科知识》2008年第01期在好莱坞电影《终结者》中，由金属制成的变形机器人T-3000能随意变换成各种形状，甚至可以从门下的小缝隙中飞走。

现在对于人类来说，这将不再是科幻片中的幻想。

一种新型的“终结者”材料面世，这就是“金属玻璃”。

目前科学家研制的金属玻璃，强度是工业用钢铁的3倍，柔韧性是钢铁的10倍。

金属玻璃是一种特殊的合金材料。

通常金属原子都是有序排列的晶体结构，而在金属玻璃中，原子的排列如同液体或者玻璃一样杂乱无章。

虽然从严格意义上来说，金属玻璃并不是液体，但是由于它没有固定的外形，可以像液体一样随意流动，所以人们喜欢形象地称之为“液态金属”。

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。

金属保持玻璃状有专家认为“金属玻璃”是继钢铁、塑料之后，给产业界带来的又一次革命性的变革。

长期以来，人们总认为这种非晶态的金属玻璃是不可能制成的。

我们在日常见到的冰，是水分子形成六棱柱体的结构。

流动是水分子自由活动的一种状态，一旦变成固体，则水分子就被井然有序地排列固定。

即使金属也一样，在高温熔融状态下，原子或分子可随意活动。

但是，一旦冷却变成固体则呈晶体结构。

那么，玻璃又会是怎样呢?我们家里通常用于窗户或杯子的玻璃被称之“氧化物玻璃”，其主要成分是二氧化硅。

氧化物玻璃从液态变为固态时，分子也不会组成有序的结晶结构，而是在随机排列下固化，即保持液体那种状态。

由于高温熔融状态下的玻璃呈液体结构，所以几百年前在欧洲烧制的玻璃是下部比上部厚。

此外，玻璃变成固体的过程中，它还会形成“过冷却液体”的状态，即变成糖稀那样的状态。

例如在玻璃车间把熔融的玻璃吹制成器皿时，此时的玻璃就是处在“过冷却液体”的状态。

何谓玻璃的“过冷却液体”状态呢?即如果玻璃从液态冷却成固态时，当温度降到比其固化时的温度还要低时，玻璃仍然呈现液态的一种现象。

金属玻璃的前世今生摘要：本文联系金属玻璃的发现和发展，介绍了金属玻璃的性能和特性，以及应用。

大概简述了国内外金属玻璃的研究成果。

关键词：金属玻璃、金属玻璃的机理、应用，发展前途引言：一般人看到玻璃就会联想到玻璃板，其实在一定的条件下，金属也能做成玻璃，比如这种金属做的玻璃可以用来做高尔夫球棍也可以应用在电力方面。

其实金属玻璃是液体凝固时不发生结晶并且原子排列不规则的晶体。

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。

一、金属玻璃的发展简史有史以来，人类所使用的金属都是呈结晶状态的晶态材料。

１９３４年美国克雷默首次用蒸发沉积法制备出了非晶态合金。

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等人发现当某些液态贵金属合金以每秒１００℃的冷却速度急剧冷却时，可以获得一种被称为“金属玻璃”的非晶态合金。

与此同时，苏联的米罗什尼琴科和萨利采用喷溅冷却法，将金属熔滴喷射在冷基板上，分散成为薄膜从而快速凝固。

利用此法可以产生大于１０６℃／秒的冷却速度，从而获得了一个崭新的高度过饱和的固溶体。

１９６９年庞德和马丁制备出具有连续长度的条带，为大规模生产非晶态合金创造了条件。

非晶态合金的化学成分是金属或合金，在原子结构上呈现典型的玻璃态。

一般以铁、镍、硅金、钯、硅、铜、铁、磷、碳等为基本成分，以磷、铬、碳为添加物熔炼而成。

金属玻璃和普通玻璃性质不同，金属玻璃韧而不透明，它的强度和硬度比现有的一般晶态金属都高。

如果用它制作高强度控制电缆和橡胶轮胎的增强带，则将大大提高其使用寿命。

二、金属玻璃的机理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，叫做格构(lattice)。

金属玻璃材料专业：材料学课程：材料科学研究学号： ********** 姓名：**老师：**金属玻璃材料摘要：主要介绍了金属玻璃的定义、分类、机理、结构及性能间的关系、用途、应用领域和特点，以及目前国内外的研究内容及研究进展。

关键词：发展简史、金属玻璃、研究进展、用途Abstract: this paper mainly introduces the definition, classification,mechanism of the metallic glass, the relationship between structure and performance, usage, characteristics and application fields, as well as the research content and research progress at home and abroad.Keywords: development brief history, metal, glass, research progress and applications一、发展简史金属玻璃的出现可以追溯到20世纪30年代，Kramer第一次报道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Au75Si25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。

二、金属玻璃的定义将熔融的合金喷射到冷的铜板上，降温速度在一百万摄氏度每秒以上，由于冷凝速度极高，液态合金来不及形成结晶就凝固了，结果获得了如同玻璃一样的非晶态合金。

材料的晶体结构与金属玻璃晶体结构是材料科学中一个重要的概念，它与材料的性能和应用密切相关。

而金属玻璃是一种特殊的非晶态材料，具有许多独特的性质和用途。

本文将探讨材料的晶体结构与金属玻璃之间的关系，以及它们在材料科学领域的应用。

一、晶体结构晶体是指由具有一定规律排列的原子、分子或离子组成的固态物质。

晶体结构的研究可以帮助我们理解材料的物理性质和化学性质，并为材料的设计和制备提供指导。

晶体结构由格点和基元组成。

格点是一种理想的点阵模型，它描述了晶体中原子、分子或离子的排列规律。

基元则是晶体结构中最小的重复单元，通常由一个或多个原子组成。

晶体结构可以分为简单立方结构、面心立方结构和体心立方结构等多种类型。

不同类型的晶体结构会影响材料的密度、硬度、导电性等性质。

例如，金属中常见的面心立方结构具有高密度和良好的导电性，而体心立方结构则具有较低的密度和较弱的导电性。

晶体结构的稳定性与晶体中各个原子的相互作用力有关。

在晶体中，原子会由于电子云之间的相互作用而形成稳定的排列。

二、金属玻璃金属玻璃是一种特殊的非晶态金属材料，与晶体结构完全不同。

晶体是有序排列的，而金属玻璃则是无序排列的。

金属玻璃的原子排列呈现出无规律的背景，因此其结构没有长程有序性，而是具有短程有序性。

金属玻璃具有许多独特的性质，如高硬度、高强度、良好的耐腐蚀性等。

与晶体相比，金属玻璃在原子的排列上没有周期性，因此不存在晶体缺陷，比如晶界和位错。

这使得金属玻璃具有更好的力学性能和化学稳定性。

金属玻璃的非晶态结构还使其具有良好的导热性能和光学透明性，因此在光学器件和热敏元件等领域有广泛的应用。

三、晶体结构与金属玻璃的关系晶体结构和金属玻璃是两种不同的结构状态，但它们之间存在一定的关联。

实际上，金属玻璃可以看作是部分没有完成晶化的非晶态材料。

在金属玻璃的制备过程中，通常会通过快速冷却或固溶等方法将金属氧化物或金属合金等材料迅速凝固形成非晶体。

不同的冷却速率和固溶浓度会影响金属玻璃的结构和性能。