金属玻璃变形能力和强度的研究进展

玻璃金属的制备及其性质研究玻璃金属是一种独特的材料，具有金属和玻璃两种材料的特点。

它不仅有优异的力学性能，还具有良好的化学稳定性和传热性能，因此在许多领域有着广泛的应用前景。

本文将介绍玻璃金属的制备方法和性质研究进展。

一、制备方法1. 熔体淬火法玻璃金属最早是通过熔体淬火法制备的。

这种方法的基本原理是在超冷却状态下，快速凝固使金属原子无法形成晶体结构，而形成无定形的凝固状态，从而获得玻璃金属。

该方法制备出的玻璃金属具有良好的力学性能，但出现了一些问题，如氧、氮等杂质太多，金属元素不均匀等。

2. 气体冷却法为了解决熔体淬火法的问题，人们开始研究气体冷却法。

该方法是在高温气体中制备出超冷却薄片，同时在气体中注入微少量的掺杂元素或气体，以减少杂质含量。

与熔体淬火相比，气体冷却法制备出的玻璃金属具有更均匀的金属成分和较低的内在杂质含量。

3. 其他方法除上述两种方法外，还有其他方法可以制备玻璃金属，如电流脉冲快速淬火法、射频磁控溅射法等。

这些方法制备出的玻璃金属具有不同的性能和应用范围，可根据实际需要选择。

二、性质研究进展1. 力学性能玻璃金属的力学性能是其重要的特点之一。

研究表明，玻璃金属具有极高的硬度和强韧性，可用于制造高强度零部件。

此外，玻璃金属还具有较好的阻尼性能和减震性能，可用于制造高速列车的车轮、柔性夹持机构等。

2. 化学稳定性玻璃金属的化学稳定性比大多数金属都要好。

它可以在极端的高温和化学腐蚀环境下保持其性能稳定。

这使得玻璃金属在航空航天领域、化工领域等许多需要高温、腐蚀性环境下使用的领域得到了广泛应用。

3. 传热性能玻璃金属具有很优良的传热性能，是传统金属的几倍甚至几十倍。

这种性能使得玻璃金属在制造散热器、高效热管等传热器件时得到广泛应用。

总体来说，玻璃金属是一种非常有前途的材料，广泛应用于航空航天、能源、化工、汽车等领域。

其具有独特的金属和玻璃的特性，使得它具有优异的力学性能、化学稳定性和传热性能。

本科课程论文题目Al基金属玻璃的研究发展院（系）专业课程学生姓名学号指导教师二○一二年十月摘要：铝基非晶态合金及其非晶相复合材料均具有优异的特性,是一种具有广阔应用前景的新型结构材料。

Al基非晶态合金的发展历程、玻璃形成能力、Al基金属玻璃的制备方法、研究现状、发展动向在本文中将分别介绍。

关键词：Al基金属玻璃形成能力制备展望0 引言自美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构[1]。

Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度（5.2×105Nmkg-1）及良好的塑性，被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。

然而，与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力较低，很难通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。

Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。

探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。

1 发展历程历史上有关非晶合金研究的最早报道 ,是在1934年 Kramer利用蒸发沉积法发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属薄膜[2]。

1960 年 ,Duwez 等人采用液态金属快速冷却的方法 ,从工艺上突破了制备非晶态金属和合金的关键，引起了金属材料发展史上的一场革命[3]。

1965 年,Predecki，Giessen等人首次通过熔体急冷的方法得到铝基非晶合金(Al—Si)。

1981年 Inoue 等人开发出含铝量较高的TM(过渡金属)-Al-B 系列非晶合金[4].1984 年Shechman 等人在快凝Al—Mn 合金中发现具有五重对称的二十面体准晶相( Icosahedral quasicrystals phase) 。

此后 ,相继在多种铝与其它过渡金属(Fe ,Cr ,Ni)的快凝合金中发现准晶相[5]。

1988 年 Y. He[6]和 A.Inoue 等人分别独立地制备了含铝量高达90%(原子分数)的轻质高强 Al- TM- Re (TM = 过渡金属 ,RE=稀土元素)非晶合金。

金属玻璃摘要文章简要地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。

关键词金属玻璃正文一、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。

用X射线衍射法进行测试，发现这种急冷的合金与平常的金属不同，它不是晶体而是玻璃体，故非晶态合金又称为金属玻璃。

二、机理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。

金属玻璃的原子都无规律地紧密排列，内在组合没有缝隙，因此它的硬度更大，即使遭到外力重击，原子也很容易回复原位，同时还具有很强的抗腐蚀能力，不变质，重量轻；也正是由于没有晶粒的体积限制，金属玻璃很容易被制成仅10纳米的微型器件。

而且，金属玻璃的非晶体结构使得它可以在低温下熔化，如同塑料般易于塑造成型。

阻碍原子结合与重排的势垒△U对于金属玻璃的形成尤其是它的稳定性起着重大的影响。

位形熵是考虑金属玻璃形成与稳定性的最适合的参数，而组元原子的势垒△U则是对金属玻璃的形成与稳定性起重要作用，其次是尺寸差效应，第二是过冷度。

金属玻璃是具有亚稳液态结构金属，对于一个长程有序的金属，材料的力学性能在很大程度上取决于金属中缺陷的性质、数量和分布；金属玻璃的等离子体密度与晶态差异不大，说明金属玻璃的结构与稳定性主要取决于组成原子之间的键合、电子状态，而不是它们的原子尺寸：在一个没有产生晶化的无序结构中．局部原子可以通过单个原子的位移，重新组合或通过集体结构重排而产生另一种无序结构，不完全相同的无序结构可能表现有不同的性能。

金属玻璃在急冷过程中可能引入夹杂，孔洞等缺陷，此外由于自由体积的大小和分布不均匀，产生具有高度动性的活动区，该区范围的大小、位置和动性都没有点阵的限制，在外力和温度等外界条件作用下，它们的状态和分布都可能发生变化，等离子体电荷及其场分布也跟着变化，影响金属玻璃的力学行为。

新型金属玻璃材料的制备和性能研究随着技术的进步和科学的发展，新型金属玻璃材料的制备和性能研究成为了当前研究的热点之一。

现在，我们将从制备方法、优点以及应用方面讨论这一话题。

一、制备方法：传统的金属材料大多数是由晶体形成的，而金属玻璃材料则是由液态金属急冷形成的非晶态材料。

制备金属玻璃材料的方法主要有以下三种：1. 快速淬冷方法：将金属熔体迅速冷却至极低的温度，使其处于非晶态状态。

2. 水淬方法：将金属熔体倒入凉水中，迅速冷却。

3. 离子注入方法：将离子注入金属熔体中，使其快速淬冷，形成非晶态金属材料。

二、优点：相比于传统晶态材料，金属玻璃具有以下几个显著的优点：1. 机械性能优越：金属玻璃的硬度、强度以及耐磨性等机械性能都相当不错，抗压强度高达4.5 GPa。

2. 耐腐蚀性能强：金属玻璃的抗腐蚀性能远远优于晶态材料，可以在惰性气体或空气中长期存放。

3. 可充当高温材料：金属玻璃的高温稳定性高，可以长时间保持较好性能。

三、应用方面：目前，金属玻璃的应用范围非常广泛，例如：1. 光学领域：金属玻璃具有较好的抗反射性能和透明度，可以用于制备高性能的光学镜片、滤光片等。

2. 电子领域：金属玻璃具有良好的导电特性，可以用于制备电子元器件、电极等。

3. 机械制造领域：金属玻璃的高强度、耐磨性以及高温稳定性，可以用于制备飞机零部件、汽车零部件等。

4. 医疗领域：金属玻璃可以被用于制备医疗器械、外科手术器械和人工关节等。

四、未来发展：虽然金属玻璃的制备技术已经取得非常不错的进展，但是目前仍存在一些缺陷，阻碍着它的应用领域的进一步扩大。

下面是一些科学家们关注的问题：1. 金属玻璃的成本问题：由于制备技术的限制，金属玻璃的成本相对较高，需要制定更加可行的成本控制措施。

2. 金属玻璃的制备和加工难度大：金属玻璃的制备和加工技术仍然需要更进一步的发展。

3. 金属玻璃的稳定性和可靠性问题：金属玻璃的稳定性有待提高，使得其在实际应用中更具可靠性。

金属玻璃的制备与研究金属玻璃是金属与非晶体结构的材料，具有良好的物理、化学性能和宽阔的制备领域，因而在多种领域中得到广泛应用。

本文将探讨金属玻璃的制备方法、研究进展以及其在各方面的应用。

一、制备方法金属玻璃的制备方法主要有快速凝固法、溅射法和熔体淬冷法。

1. 快速凝固法快速凝固法是将金属溶液放在高温的转鼓中，然后将其迅速冷却，使其不断凝固而形成非晶态固体。

该方法制备的金属玻璃可以控制形状和成分。

2. 溅射法溅射法是在金属靶材表面喷上想要制成的金属，利用靶材自身的能量使其游离出来形成非晶化玻璃。

该方法制备出的金属玻璃具有良好的薄膜性质，可用于制造涂层材料。

3. 熔体淬冷法熔体淬冷法是在高温状态下将金属熔融，将其快速冷却，使其不断凝固形成非晶态材料。

该方法制备出的金属玻璃具有优良的韧性和强度，可广泛应用于工业生产。

二、研究进展金属玻璃的研究起源于1960年代，自那时以来，关于金属玻璃的研究已经蓬勃发展。

随着科技的不断进步，研究者们不断地探索金属玻璃的新领域和新应用，时间和空间范围也在不断扩展。

1. 金属玻璃的结构金属玻璃的结构主要有两种：许多金属元素会形成一种原子堆积紧密的三维几何结构，成为类似晶态金属的粘贴结构；而其他金属，则会形成类似非晶态金属渐近结构的层状堆垛结构。

研究者们正在探究金属玻璃的这些结构，以及不同结构之间的联系和转化。

2. 金属玻璃的性能金属玻璃的性能一直是研究者们关注的重点。

研究表明，金属玻璃具有优异的力学性能、导电性和腐蚀抗性。

此外，它还具有许多特殊的物理和化学性质，如良好的储氢性能和高储能密度等。

3. 金属玻璃的应用金属玻璃由于具有高硬度、高韧性、优异的导电性和腐蚀抗性等特殊性质，因此在各个领域均有广泛应用，包括但不限于以下几个方面：（1）储氢材料金属玻璃具有良好的储氢性能，因此可作为储氢材料应用于氢气燃料电池等领域。

（2）电子元件金属玻璃具有高导电性，因此被广泛应用于电子元件的制造及电路板的制造。

《Vit1非晶合金的高压扭转变形及剪切带演化》篇一一、引言非晶合金，又称金属玻璃，因其在力学、物理和化学等多方面的独特性质，近年来受到广泛的关注。

Vit1非晶合金作为其中的一种，其高压扭转变形行为及剪切带演化过程是材料科学领域的重要研究方向。

本文旨在探讨Vit1非晶合金在高压扭转变形过程中的变形机制及剪切带的形成与演化规律。

二、Vit1非晶合金的基本性质Vit1非晶合金是一种具有优异力学性能的金属玻璃，其原子排列无序，无晶体结构的晶界和位错等缺陷。

因此，Vit1非晶合金具有高强度、高硬度、良好的耐腐蚀性和优异的软磁性能。

这些特性使得Vit1非晶合金在众多领域具有广泛的应用前景。

三、高压扭转变形实验方法本文采用高压扭转变形实验方法，对Vit1非晶合金进行变形研究。

实验中，通过施加高压和扭矩，使Vit1非晶合金发生塑性变形。

通过改变施加的压力和扭矩的大小及方向，可以模拟不同工况下Vit1非晶合金的变形行为。

四、高压扭转变形过程中的变形机制在高压扭转变形过程中，Vit1非晶合金的变形机制主要为剪切带的形成与演化。

当施加的外力超过Vit1非晶合金的屈服强度时，材料内部开始出现剪切带。

剪切带在材料内部扩展，形成剪切带网络，导致材料发生塑性变形。

五、剪切带的形成与演化规律在高压扭转变形过程中，剪切带的形成与演化受到多种因素的影响。

首先，剪切带的形成与材料的内部结构密切相关。

Vit1非晶合金的原子排列无序，使得剪切带易于在材料内部形成。

其次，施加的压力和扭矩的大小及方向对剪切带的形成与演化具有重要影响。

当施加的压力和扭矩较大时，剪切带更容易形成，且扩展速度更快。

此外，温度也是影响剪切带形成与演化的重要因素。

在高温下，剪切带的形成与演化更为明显。

六、剪切带演化对材料性能的影响剪切带的形成与演化对Vit1非晶合金的性能具有重要影响。

一方面，剪切带的形成与扩展可以提高材料的塑性变形能力，从而提高材料的韧性。

另一方面，过度的剪切带扩展可能导致材料发生局部破坏，降低材料的整体性能。

金属玻璃的流变及弛豫行为研究
金属玻璃是一种特殊的非晶态合金，具有类似于玻璃的结构和性质。

与晶体材料不同，金属玻璃在加工过程中不会出现晶体生长，因此具有优异的物理和化学性质。

然而，金属玻璃的流变及弛豫行为也是研究的重要方向。

流变行为是指金属玻璃在外力作用下的变形行为。

由于金属玻璃不具有晶格结构，因此其变形行为比晶体材料更加复杂。

在外力作用下，金属玻璃会出现流变行为，即应力随时间的变化。

许多研究表明，金属玻璃的流变行为与材料的成分、制备工艺和温度等有关。

例如，当温度升高时，金属玻璃的流变行为会变得更加显著。

弛豫行为是指金属玻璃在外力作用下，应力随时间的变化趋于平衡的行为。

这种行为通常与材料的内部结构和缺陷有关。

在金属玻璃中，存在大量的局部原子序列，这些原子序列的运动可能导致内部应力的释放和重新分布。

因此，金属玻璃的弛豫行为与局部原子序列的运动有关。

研究表明，金属玻璃的弛豫行为与温度、应变速率、压力和外界环境等因素有关。

为了研究金属玻璃的流变及弛豫行为，研究人员通常采用一系列测试方法，如剪切试验、压缩试验和拉伸试验等。

这些测试方法可以帮助我们了解金属玻璃的变形行为和内部结构。

例如，在剪切试验中，我们可以测量金属玻璃的剪切模量和剪切屈服强度，以评估其
流变行为。

在压缩试验中，我们可以测量金属玻璃的压缩模量和压缩屈服强度，以评估其弛豫行为。

金属玻璃的流变及弛豫行为是研究的重要方向。

通过了解金属玻璃的变形行为和内部结构，我们可以更好地应用这种材料，开发出更加优异的金属玻璃产品。