神奇的金属玻璃
金属玻璃及其研究新进展
韧性
金属玻璃具有较好的韧性 和延展性，可以在低温或 冲击环境下保持较好的机 械性能。
强度
金属玻璃具有较高的强度 和抗拉性能，可以用于制 造需要承受较大载荷的零 件。
物理性能
导电性
01
金属玻璃具有较好的导电性，可以用于制造导电材料和电子元
件。
热稳定性
02
金属玻璃具有较好的热稳定性，可以在高温环境下保持较好的
金属玻璃的塑性与形变研究
塑性行为
研究金属玻璃在受到外力作用时的塑性行为，包括屈服强度、应变硬化、断裂韧性等，以揭示其塑性变形的微观 机制。
形变机理
通过实验和模拟手段，深入探究金属玻璃在形变过程中的原子结构变化、应力场分布和能量耗散机制，为优化金 属玻璃的力学性能提供理论支持。
金属玻璃中的原子结构与动力学研究
机械合金化是通过球磨等机械手段将金属粉末混合并研磨，使其在剧烈的机械力作用下 形成非晶态结构。化学气相沉积是通过化学反应的方式在金属表面形成非晶态薄膜。这
些方法在某些特殊情况下具有应用价值，但制备出的金属玻璃性能和规模相对有限。
03
金属玻璃的性能研究
力学性能
硬度
金属玻璃具有较高的硬度 和耐磨性，使其在制造耐 磨和耐腐蚀的零件方面具 有广泛应用。
04
金属玻璃研究的新进展
高性能金属玻璃的研发
高强度金属玻璃
通过优化成分和制备工艺，开发出具 有高强度、高韧性和优异耐腐蚀性能 的新型金属玻璃材料，用于航空航天、 汽车和石油化工等领域。
高导电金属玻璃
通过引入特定元素，提高金属玻璃的 导电性能，使其在电子器件、电磁屏 蔽和传感器等领域具有广阔的应用前 景。
汽车工业
金属玻璃在汽车制造中用 于制造高性能的发动机部 件和车身结构。
不透明玻璃显现出的曙光--块体金属玻璃的发现与应用
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块体金属玻璃的形成
对金属合金， 从技术上实现图 & （ ’） 中途径 " 所
示的物理过程， 就能够获得金属玻璃 ! 从合金液的正 常熔化温度 ! ( 到玻璃化转变温度 ! + 这一熔体所处 状态称为过冷液体 ! 而玻璃态被认为是这种过冷液 体在结构上的冻结 ! 如何实现合金液的过冷而不发 生结晶是金属实现玻璃化转变的关键 ! 金属玻璃首先是在 &-%- 年由加利福尼亚理工 ［.］ 学院的杜威兹等人制备成功的 ! 他们采用一种快 速固化工艺， 即将高温合金熔体喷射到高速旋转的 铜辊上， 以 &#. / 0 1 的冷却速度快速冷却熔体， 以致 金 属 熔 体 中 无 序 的 原 子 来 不 及 重 排， 从而制得 23 * 45金属玻璃 ! 这种技术已被用于大规模生产金 属玻璃薄带， 现已达年产万吨的生产能力 ! !"# 液体过冷与金属玻璃的形成 金属合金熔化时， 其原子的三维点阵排列 （即长 程有序） ， 就被破坏了 ! 熔化后处于液态时， 原子在不 断迅速互相扩散的位置附近松动， 其特征是没有承 受剪应力的能力 ! 由于金属键是没有方向性的， 所以 金属熔体有高的流动性 （低粘度） 熔融硅酸 ! 相反， 盐、 硼酸盐以及类似物质的原子键是很强的共价键，
物理
域的又一次革命 ! 我们姑且对这种提法是否妥当不 加评论， 但从后面的进一步介绍将会使我们看到块 体金属玻璃在未来不仅是高技术领域， 而且在日常 生活的许多方面给我们带来很大的影响 !
度， 时入过冷液相区， 其后发生晶化 （结晶） 过程， 再 升高温度就使晶化后的固体熔化变成液体或熔体 ! 玻璃在经过过冷液相区时会吸收热量， 而在晶化时 又放出热量， 熔化时再吸收热量 ! 而当以足够快的速 度加热时， 玻璃通过玻璃化转变变成过冷液态， 最后 变成平衡的熔体或液体而没有晶化事件的发生 （途 径"） ! 从技术上来说， 将液体或熔体物质按图 & （ ’） 中 途径"实现玻璃化转变将是非常有意义的工作 ! 例 如， 对于金属合金来说， 这意味着制备出一类新材料 — — —金属玻璃； 而对于生物体 （如胚胎） 、 血液、 淀粉 等来说， 则意味着能够保持生物物质的结构状态和 活性， 实现生物体和物质的低温保存 ! 图 & （ ,） 中的 从低温向高温加热所涉及的转变， 对于许多在玻璃 态使用的材料， 将会对他们的物理和力学性能产生 不同的影响， 或者通过部分或全部晶化还可以实现 新的一类材料如大块纳米晶的制备； 而对于胚胎、 血 液和食品等只有经过图 & （ ,） 的过程 " 才能将其恢 复到原始的结构和特性 !
金属玻璃
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。
• 经过多年攻关，我国科
学家今年在金属玻璃的制备 和机理研究上获得一系列重 大进展，并成功制备出用于 卫星太阳能电池等伸展机构 的金属玻璃材料。除了用于 卫星太阳能电池，科学家还 将金属玻璃粉体用于润滑等 领域，利用其高硬度、高弹 性、低摩擦系数等特性，提 高了润滑油的性能。（2011 年08月08日 扬子晚报 ）
• 金属玻璃也有缺陷
• 在室温拉伸载荷作用下，金属玻 璃块体材料几乎没有宏观塑性， 这成为其作为结构材料应用的瓶 颈。通常，在室温加载时，金属 玻璃发生高度局域化的剪切形变， 即形变集中于数量很少、宽度只 有几十纳米的剪切带内；而且剪 切带一旦形成便迅速扩展，导致 材料瞬间发生灾难性断裂。尽管 金属玻璃呈现宏观脆性，但在微 观尺度下单一剪切带内的局域剪 切应变却可以达到100%～1000%。
如何解决这一问题？
• 与宏观尺寸金属玻璃的室温形变与断 裂行为截然不同，微观尺度的样品不 仅表现出稳定可控的形变行为，而且 具有良好的拉伸塑性。小尺寸金属玻 璃可具有良好拉伸塑性的发现，不仅 有助于深入理解金属玻璃室温形变的 本质，也揭示了金属玻璃在薄膜和微 器件上的潜在应用价值。
谢谢
• 美科学家发明超强可 塑性金属玻璃比钢铁 更牢固
何纳乔利用感应熔炉 ，很快地将金属混合物溶化 变为金属玻璃
金属玻璃的用途
• 金属玻璃特殊的微结构使其具有许多普通晶态材 料所不具备的优良的学、化学及物理性能，使 之在机械、通讯、航空航天、汽车工业、化学工 业、运动器材乃至国防军事上都具有广泛的应用 潜力。
• 由于金属玻璃的低摩擦、高强度和搞磨损等特殊 性能，使它将在未来的太空探索中发挥着重要的 作用
金属玻璃
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。
金属玻璃的故事
一个学科的发展是伴随着一系列经典工作的涌现而逐渐前行的。
同样，自上个世纪60年代诞生之后，金属玻璃研究领域得到了蓬勃的发展。
从研发新材料到开发新的制备技术，从基础研究到功能特性研究，都涌现出很多经典的工作。
作为一个研究生指导教师，我认为有必要给自己（未来）的学生介绍下本领域的发展经络和历史。
所以决定提笔撰写“引经据典”系列博文，介绍金属玻璃研究领域我认为比较经典的研究工作。
一个材料学科的构成基本可以分为：基础研究、新材料开发、功能特性研究三个方面。
这就像一个大树的根、树干、枝叶三个部分（见下图）。
没有基础研究的材料学科就像是无本之木，终将枯朽。
倘若不能持续发明新的材料体系，那就像是树木没有了树干，与杂草无异。
如果材料缺乏了应用前景，就像是树木没有了能进行光合作用的树冠，将会生长乏力。
“引经据典”系列博文将从以上三个方面介绍金属玻璃研究发展史上的经典之作。
希望能对以往的知识做一个梗概性的总结，同时温故而知新，对新入行或即将入行的学生们有所帮助。
因个人经历、视野的限制，恐难免遗漏之处，也希望科学网上的同行、前辈们能为该系列博文多提建议和意见。
引经据典之二：金属玻璃诞生记王军强一个婴儿诞生之前总是要经过十月怀胎才能瓜熟蒂落的，金属玻璃诞生前也经历了“十年怀胎”。
金属玻璃诞生最直接的理论基础是金属液体过冷现象和金属凝固形核理论。
液体在冷却过程中只有抑制掉晶体的形核，最后才能形成玻璃。
可是，最初人们认为由于金属熔体和晶态金属的密度非常接近，所以金属熔体会很容易发生晶化而不会得到过冷熔体，甚至玻璃。
这和当时的实验结果也是吻合的。
上个世纪四十年代，通用电子实验室的Turnbull做了一个著名的实验[J. Appl. Phys. 20, 817 (1949).]，发现了金属熔体的过冷现象。
他通过把金属熔体分成微小液滴，可以成功的把熔体冷却到熔点以下几十度而不发生晶化。
于是人们意识到，金属熔体冷却过程中很容易晶化，是因为早期的金属熔体纯度不高，在冷却的过程中由于杂质的存在，会发生异质形核而凝固成晶体。
金属玻璃及其研究新进展
高分辨透射电子显微镜拍摄得到的照片
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主要物理特性
不象玻璃，一般不透明
机械性能(mechanical)：高强度、高硬度、耐摩擦和高弹
性，不易破碎和不易变形 (deform)
软磁性(magnetic)
耐腐蚀性
广泛应用：
(a) Zr基块体金属玻璃制造的商 业化高尔夫球头;
(b) 用块体金属玻璃制备的手机 的外壳;
注：块体金属玻璃(bulkmetallicglass)通常是指3维尺寸都在毫米以上的金属 玻璃。
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块体金属玻璃材料
我国在这方面处于领先地 位：
典型大块金属玻璃样品： (a)Mg-Cu-Y 金属玻璃； (b)直径超过 70 mm 的 金属玻璃棒；(c)公斤级 别的Zr-Ti-Cu-Ni-Be 金 属玻璃；(d)中国科学院 物理研究所制备的金属 玻璃。
中国科学院物理研究所研制的大块金属玻璃的照片
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金属玻璃（metallic-glasses）
金属玻璃是金属吗？
大部分金属玻璃体系都是由100%金属组成的合金，比如Cu, Zr, Al, Fe, Co, Ni, Mg,Zn, Ca, Yb, Ce等。但是也有好多体系包含非金属（或类金属）元素，比 如Si，C, P，B等，含量可能达到20 at.%以上。但是金属玻璃都是导电的，电阻 率比普通金属高1~2个数量级，具体和成分以及制备条件相关。
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1.甩带法
甩带法是制备金属玻璃条带最常用的方法之一 • 工艺流程
I. 首先将破碎并清洗后的母合金在高真空氩气保护 气氛下感应加热熔化。
II. 利用惰性气体将合金液体喷射到高速旋转的铜辊 上，合金液遇到铜辊将迅速凝固并借助离心力抛 离辊面，得到连续薄带。
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『产品故事-19』金属与玻璃的神奇碰撞
『产品故事-19』金属与玻璃的神奇碰撞Sebastian Herkner的“喇叭桌”是用一种极轻的玻璃材料作为底座，并以金属作为桌面的设计，这让人感觉金属是悬浮在空中，形成一种独特的视觉感受。
今天就让我们深入的去探寻这张华丽的桌子是如何在设想下诞生的。
制作流程视频（请在WIFI下食用）设计者说，这个设计的制作是用传统玻璃手工制作方法，运用木头模具和玻璃吹制的方式制作而成。
透明浅色的玻璃底座设计会让这个桌子呈现一种独特的雕塑神秘感，然后再运用光泽美丽的黄铜作为桌面框架，因为设计师希望通过富有吸引力的表面处理以及材料的对比，以及和谐优美的曲线造型，为室内家居增添了一份独特的设计感。
所以，这就是为什么“喇叭桌”会以他们的颜色和外观以及精巧的手工制作，极致的表现了材料本身的美感，从而成为家中目光的焦点。
“喇叭桌”是传统玻璃手工制作的集大成作品。
从一开始，设计师就并希望每一个桌子都是手工制作，因为这意味着每一个玻璃中存在的小气泡都并不是瑕疵，而是一种对于每张桌子的独特印记，让它变成世界上独一无二的产品。
之后，为了拓展产品的可能性和丰富性，设计师为玻璃底座增加了一些新的颜色，譬如淡蓝色，相反的，他们增加了深色的青铜金属作为桌面，使得“喇叭桌”更加在视觉上拥有对比性。
这个大胆的设想与尝试的版本使的这个桌子看起来更加简单以及优美。
小编总结：两种材料的搭配设计看似非常简单，但是如果想将他们运用的出神入化，你必须将两种材料的性质以及制作方法了解透彻，这样才能将两种材料和谐并且合理的搭配拼合在一起，形成让人赏心悦目的设计。
设计材料组合的产品是一种创造不同的方式，也是一种挑战。
POPULAR ARTICLE点击图片即可转至相应文章当设计被嘲笑“异想天开”之后三星要用设计闹腾电视机市场了。
神奇玻璃作文（通用30篇）
神奇玻璃作文（通用30篇）神奇玻璃作文篇1今天，我给大家说一说我的新型玻璃，他的名字叫神奇玻璃。
这种玻璃可以大体墙，它比墙还要硬，他还会把阳光的光吸收，到晚上，他将会把光散射出来，这光非常的好看，就如荧光虫的光一样，闪来闪去，你又会说了这种玻璃晚上会黑漆漆的吗？告诉你吧，他不会，白天他保持室内明亮，能看到外面的一景一物，但你从外看却就像到了树林里一样，到了晚上，你在从外面看，看起来跟早上没什么区别，但她却是那么明亮，室内，还不时的发出森林里的叫声，这室内并不是黑暗的，通过那些小光，将里面照射的银光闪闪，让人感觉到了仙境般，并且它会将夏天的热气，等到冬天散发将室内变暖和，将冬天的冷气吸收到夏天用，那时真是感觉太爽了。
更令你想不到每天他都会自动打开四个“窗口”让你通通空气，享受一下阳光的温暖。
祝你随着这美好的一切事物，做个美梦。
神奇玻璃作文篇2现在的玻璃是人们都较了解的，没有什么新意。
我相信未来的玻璃一定是很神奇的，作用多多的。
如果未来有了一种神奇的玻璃——奇音玻璃。
“奇音玻璃”作用一定是跟名字很相似的，它可以播放出许多不同类型的音乐，还可以是很神奇的鬼音翻唱的音乐。
当每一个人家中都有他们自己的奇音玻璃时，我家中的玻璃更特别，它是独一无二的，它就是“神音玻璃”。
“神音玻璃”不止可以播放音乐一种功能，还可以在夜晚时变成像星空一样，它上面有着繁多的星星。
当烦恼袭击你时，瘫在床上，像个皮球似的，滚来滚去。
“奇音玻璃”会发挥出它的功能，播放出令人心情愉悦的音乐。
随后“奇音玻璃”会散发出一种清香，催人入眠。
当兴奋溢满大脑时，“神音玻璃”像是另外一个你自己一样，知道你现在需要唱一些酷的音乐来宣誓你心中的喜悦。
一些街舞动作出现在你脑海中，忍不住跟着脑中的动作偏偏起舞，跳出曼妙的舞姿。
那些动作像是你做过千万遍，熟练至极。
“奇音玻璃”功能不止这些，随着科技的发展，它的其它功能可能明天，也可能在不经意的某一天就被人们设计出来。
神奇的“金属玻璃”
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
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)。