金属玻璃及其研究新进展
玻璃金属的制备及其性质研究
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。
材料学课程论文：Al基金属玻璃的研究
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。
大块金属玻璃形成能力的研究进展
金属玻 璃 由于 具 有高 的强 度 、 性 、 韧 耐磨 性 和耐
腐 蚀性 及 较 好 的 软 磁 性 而 成 为 极 具 潜 力 的 新 材
但运 用 到具体 的金 属 玻 璃 合 金 设 计 时 ， 预 见 性较 其
蔡安 辉 等人Ｉ － 用加 和性 原 理计 算 了大 块金 属 玻 璃 （ ＭＧ） Ｂ 合金 的摩 尔 熔 化 热 △ Ｈ ． 依据 动力 学 理 论 用 △Ｈ 对 合 金 系的 金属 玻 璃 形 成 能力 （ Ａ） ＧＦ 及
璃 ， ｏ ｅ 出 了 ３ 经 验规 律［ ： １合 金 体系 的组 Ｉ ｕ提 ｎ 个 １ （） ］ 元 多于 ３种 ；２ 合 金体 系 主要元 素 的原 子尺 寸差 大 （） 于 ｌ ；３ 体 系中 的主要 元 素 间具 有 负 的混 合 热． ２ （）
虽然国内外学者从多方面进行了研究但只是通过实验的方法从热力学物理化学以及微观结构等方面来分析金属玻璃的形成能力及形成动力学总结出了一些经验规律目前还没有严格的数学和物理模型来表征金属玻璃的形成能力
维普资讯
第 ｌ卷 第 ４ 期
２００７年 ｌ２月
和 抗 晶化 能 力 、 理 结 构 参 数 、 相 稳 定 性 和 原子 尺 寸 结 构 、 电子 浓 度 和 有 序 相 与 无 序 相 的 竞 争． 出 物 液 价 指 了大 块 金 属 玻 璃 形 成 能 力 研 究 的复 杂 性 。 以及 理 论 基 础 的重 要 性 ． 关 键 词 ：大 块 金 属 玻 璃 ；非 晶 形 成 能 力 ；研究 进 展
指导下 ， ｈｎ和 Ｓｈ ｒＥ对 上 述经 验 规律 做 了 修 Ｓｅ ｃｗａｚ］
新型金属玻璃材料的制备和性能研究
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。
金属玻璃的制备与性能研究
金属玻璃的制备与性能研究金属玻璃是一种类似于玻璃的金属材料，其具有非常特殊的物理和化学性质。
目前，不同制备方法、化学成分和形状的金属玻璃已经被成功制备并应用于各种领域，例如航空航天、计算机等。
一、金属玻璃制备方法针对金属玻璃的特殊性质，制备过程通常要求高温快速冷却（也称淬火），而快速冷却可以使金属快速形成非晶态。
主要的制备方法如下：1. 熔体淬火法这是目前最常用和最简单的制备金属玻璃的方法。
首先将金属加热至近其熔点，形成熔体，然后通过快速冷却使其迅速形成非晶态。
2. 溶液淬火法溶液淬火法通常用于生产大量或复杂形状的金属玻璃。
该方法首先将金属溶解在液相中，然后通过快速冷却使其迅速形成非晶态。
这一制备方法相比熔体淬火法更为复杂，但可以生产更多样化的金属玻璃。
3. 气相沉积法气相沉积法通常被用于制备薄膜状的金属玻璃。
在该方法中，金属材料在气氛保护下先被蒸发成超高真空下的雾气，然后沉积在基板上，后续再通过快速冷却形成非晶态。
二、金属玻璃的性能研究1. 物理性质金属玻璃通常在物理性质上表现得非常稳定和强韧。
例如，它们的导电性、热导率、密度等物理性质均比对应的晶态金属高得多。
此外，它们也具有极高的弹性模量，使得它们在弯曲和形状塑性方面也表现得非常出色。
2. 化学性质在化学性质上，金属玻璃的防腐蚀性能很好，因为它们往往表现出类似于玻璃的惰性表面。
此外，由于金属玻璃具有非晶态结构，在表面处理和改性等方面也具有更大的潜力和多样性。
3. 应用领域目前，金属玻璃已经在航空航天、计算机、手机、医学器械、汽车工程等领域中得到了广泛应用。
例如，某些汽车零部件的使用寿命被金属玻璃所承载，而易于受到腐蚀和磨损的塑料件则被完全取代。
三、金属玻璃未来的发展由于金属玻璃具有许多独特的物理和化学性质，在其性能和制备方法方面还有很大的潜力和研究空间。
其中最重要的一个领域是金属玻璃材料的生产及其应用的可持续性，以期推动其下一阶段的发展并为现代科技提供更多可能性。
块体金属玻璃制备技术的研究进展
手段 。块体金属玻璃的连接技 术包括激光焊 、 炸焊 、 爆 电子柬焊 、 熔融液相 连接 法和摩擦焊等 。采 用焊接 的方法 可将 块体金属玻璃连接在 一起 ， 以形成大尺寸甚至超 大尺寸 的块体金 属玻 璃； 电等 离子烧结可在很 短时 间内制备 多孔、 放 大尺 寸和具有一定塑性 的块体金属玻璃 ， 在制备具有优异软磁性 能的块体金属玻 璃上也具 有显著优 势； 电磁振 动法
可 以有 效 抑 制 晶 体 形核 ， 著提 高块 体金 属 玻 璃 体 系的 玻 璃 形 成 能 力 ， 而制 备 更 大尺 寸 的 块 体金 属 玻 璃 。 显 从 关键 词 块体金属玻璃 块体金属玻璃的连接 放电等离子烧结 电磁振动
中 图 分类 号 ： Ｇ ３ Ｔ １９
文献 标 识 码 ： Ａ
ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｏ ＭＧｓ ｐ ｒ ｌｓ ｉｔｒｎ ｒｃ ｓ ｎ ｌｃｒｍａ ｎ ｔ ｉｒｔ ｎｐ ｏ ｅ ｓａ ｅｒ ｖｅ ．Ｔｈ ｉｉｇ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｆｒＢ ，ｓ ａｋ ｐａｍａｓｎ ｅｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓａ ｄｅｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｖｂ ａｉ ｒｃ ｓ ｒ ｅ ｉｗｄ ｃ ｏ ｅｊ ｎｎ ｏ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｆｒＢＭＧｓ ｎ ｌｄｎ ａ ｅ ｅ ｍ ｌｉｇ，ｅ ｐｏ ｉｎｗｅｄｎ ，ｉｃｕ ｉｇ ｌｓ ｒｂ ａ ｗｅｄｎ ｘ ｌｓｏ ｌｉｇ，ｅｅｔ ｇ ｌ ｉ ｏｎ ｉ ｑ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｈｅ Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｏ ｌ ｅ ａ ｌｃ Ｇｌ ｓ ｅ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ ｔ ｅ ａ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓ ｆ ｒ Ｂｕ ｋ Ｍ ｔ ｌｉ ａ ｓ ｓ ＸＵ ｎ ｗｅ ，ＤＵ ｌｉ Ｈｏ ｇ ｉ Ｙｕ ｅ，ＣＨＥＮＧ ｉｌ Ｊａｉ ｎ，ＣＨＥＮ ａ ｇ Ｇｕ ｎ
具有记忆特性的“金属玻璃”研制成功
光的弯曲 ，那 么这个 物体 就会从 你眼前消失 。 艾 莉 娜 ・ 莫金 娜 （ ｌｎ ｅ ｏ ｃ ｋｎ ）教 授 赛 Ｅ ｅａＳ ｍ ｕ ｈ ｉａ
发展 的这种 斗篷 采用 了同样 大小 的玻璃 共振 片 ，这
是一种 特殊 的硫 系玻 璃 ，不会 导 电 。在 计算 机模 拟 中 ，盖 上斗篷 的物体受 到 红外线 照 射 ，然后 它真 的 从 视 线 中 消 失 了 。 她 所 使 用 的 红 外 线 波 长 约 为
金 属 通 常是 晶 体 。如 果 使 金 属 熔 体 在 瞬 间冷 凝 ，使 金属 原子 来 不及 排列 整齐 就被 “ 冻结 ” ，就 能产 生具 有 玻璃 性质 的非 晶体 金属 ，俗 称 “ 属玻 金
璃 ”。这种 材料 具有 玻璃 耐 锈 、耐腐 蚀 的特点 ，强
度可 与 陶瓷媲美 ，其较 轻 的质量更 令 其在航 空 等领 域 具有 优 势 。但 是金 属玻 璃较 脆 ，无 法承受 拉伸 负 ’
程需 要较 高 的温度 ，只要最 后 的制冷 步骤 足够 快就 能使 这种 均 匀性 “ 格 ”。 以往生 产工 艺受 生产 必 定
赛 莫金 娜 教授 的 隐形 斗篷 采用 了 “ 材料 ” ， 超
这 是指 一些具 有 天然材 料 所不具 备 的超 常物 理性 质
需 的玻 璃 底板 的耐 热性 限制 ，无法 提 高温度 。为此
荷。
的发送 或接 收 。研 究人 员表 示 ，将进 一 步研究 在更 高频 率 和更小 波段 上实 现 隐身 。最令 人期 待 的或许 就是 在可 见光 波段 实现 隐身 。去 年 ， 《 科学 家 》 新
杂 志 曾预计 ，在３ 年 内 ，隐身 斗篷 将进 入 寻常 百姓 ０
无序材料中的待解之谜——金属玻璃研究进展
宏观上来看 ， 金属玻璃 的形变特征 与温度有 密切 的关系 ｌ 在温度靠近玻璃转变点乃至更高 １ 。
（ 见本文第 ５节） 的问题 ，后来被 Ｓ ａｐ ｎ用来理 ｐ ｅｅ 解玻璃 的形 变。此模型认 为金属玻璃 的形变是靠 单个原子 的跃迁运动实现 的 ，见 图 ７ ） （ ，并且 ， ａ
运动 的原子 团簇被称为 “ 剪切转变 区”见 图 ７ ） ， ｆ， ｂ 剪 切转 变 区产生 的局部 塑性 变形 积 累最终 导致
宏观尺度 的形变 。基 于上述模型 ，金属玻璃 的很 多形变现象可 以得到解释 ， 如低 温下剪切带 的局 域化 、高温下的均 匀流变等等 。但是 ，由于剪切 转变模型把局域的剪切转变当成单个事件 ， 也就 是说 这种 处 理方法 忽 略 了不 同形 变基本 单元 之 间的相互作用 ，也造成有一些 实验现象它不能作
的 呢？
图 ６ 金属玻璃的脆 性断裂
从微观上来看 ， 形变涉及到材料 的局部原子 重排 。从 这个角度来研 究形变的起源 ，目前有两 种 比较 主流 的理论模型 【 ，分别是 “ ｌ 自由体 积”
模 型和 “ 剪切转变 区”模 型。 自由体积模型最初
由 Ｃ ｈｎ及 Ｔ ｒｂ ｌ 等提 出用来解释玻璃转变 ｏｅ ｕｎ ｕｌ
形变机理的重要意义 ， 远不止于促进金属玻璃本
身的应用 ，还将促进对其他许多类似材料性能 的 认 识 ， 比如 陶瓷 、矿 石 的断裂 甚至 地壳 的断裂 等等 。
传统 的晶体材料 ， 其原子周期性地排列成 晶
格 ，而晶格又是有缺陷的 ，如位错 、层错等 。这 些缺陷运动所需要 的能量 比较低 ， 晶体 的宏观 使 塑性变形 比较容易实现 。那么对于没有 晶格结构 的金 属 玻 璃 来 说 ，它 的 塑 性 形 变 机 理 是 怎 样
金属玻璃及其研究新进展
2.铜模吸铸法
• 工艺流程
I. 将合金放入磁悬浮电炉中, 通电 流加热
பைடு நூலகம்II. 待合金完全熔化均匀后将铜模向 下移动
III.等石英管伸入到熔融合金中时打 开阀门, 利用压力罐和熔融合金 表面之间的压差把熔融合金快速 吸入铜模
IV. 熔体在铜模中快速激冷得到所需 试样.
精品课件
制得样品示意图
金属玻璃应用研究新进展
为进一步探讨，将块状金属玻璃 在100MPa下，加热到390℃，超过其玻 璃化转变温度，使得金属玻璃被软化 成为粘性液体，利用氧化铝模板制备 成直径大约为200nm的金属玻璃纳米棒 （氧化铝面板用KOH溶液腐蚀去除）。
对纳米棒进行线扫描后，可以看到此时Ni的含量远大于Pd。
精品课件
精品课件
金属玻璃应用研究新进展
Pd
当电势在EC1和EC2之间时，金属玻璃中的Ni原子
Ni 有选择性地脱离金属玻璃表面，而表面遗留下的
Pd原子则通过表面扩散聚集形成Pd原子簇，最终
使得金属玻璃形成了一种纳米多孔网络结构，孔
隙的大小在10~30纳米。
精品课件
金属玻璃应用研究新进展
当电势在EC2之上时，金属玻璃中的Ni原子依旧脱离金 属玻璃表面，而Pd原子则通过溶解、再沉积，最终形成 具有多分支树枝晶的纳米结构（形状像树叶）。
精品课件
金属玻璃应用研究新进展
综上所述，通过电化学方法可以获得较大比表面 积的Pd。可以预见，而Pd作为一种催化剂，其较高的 比表面积，有助于提高其催化性能，例如用于燃料电 池中。
上述实验的金属玻璃用的是块体材料，
如果用尺寸更小的金属玻璃，那么通过电化学方法 会不会得到比表面积更高的Pd呢？
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Metallic Glass And Its Research Progress
报告人：张玉月 朱先军 赵雪梅 陈 骋
孙继杨 周可熊 于金龙 王晓军
金属玻璃（metallic-glasses）
也称为液态金属（liquid metal）或非晶态合金（amorphous alloy），是采用现代快速凝固冶金技术合成的,兼有一般金属和 玻璃优异的力学、物理和化学性能的新型合金材料。
金属玻璃应用研究新进展
综上所述，通过电化学方法可以获得较大比表面
积的Pd。可以预见，而Pd作为一种催化剂，其较高的
比表面积，有助于提高其催化性能，例如用于燃料电 池中。
上述实验的金属玻璃用的是块体材料，如果
用尺寸更小的金属玻璃，那么通过电化学方法会不 会得到比表面积更高的Pd呢？
金属玻璃应用研究新进展
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。
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。
无序结构
有序结构
主要制备方法
背景：大多数金属在冷却时会突然出现结晶现象，所以需 要非常快的冷却。——急冷
目前：生产的金属玻璃是比较薄或者比较细的。
难点：制造厚的、笨重形状的块体金属玻璃。 主要存在的问题：在基础研究方面,非晶的结构表征、玻璃 转变以及形变机制是金属玻璃中三大有挑战性的基本科学问 题,至今仍然是未解之谜,它们制约了块体金属玻璃材料研究的 进一步发展。
[1] Mukherjee S, Sekol R C, Carmo M, et al. Tunable Hierarchical Metallic‐Glass Nanostructures[J]. Advanced Functional Materials, 2013. [2] Wang J Q, Liu Y H, Chen M W, et al. Rapid Degradation of Azo Dye by Fe‐Based Metallic Glass Powder[J]. Advanced Functional Materials, 2013, 22(12): 2567-2570. [3] Yi J, Xia X X, Zhao D Q, et al. Micro‐and Nanoscale Metallic Glassy Fibers[J]. Advanced Engineering Materials, 2013, 12(11): 1117-1122. [4] Munir Z A, Anselmi-Tamburini U, Ohyanagi M. The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method[J]. Journal of Materials Science, 2012, 41(3): 763-777. [5] Tamura T, Maki S, Kamikihara D, et al. Effect of purity and superheating on the glass-forming ability of Mg-Cu-Y alloys by an electromagnetic vibration method[J]. Materials transactions, 2007, 48(7): 1617-1620. [6] Madge S V, Greer A L. Effect of Ag addition on the glass-forming ability and thermal stability of Mg–Cu–Y alloys[J]. Materials Science and Engineering: A, 2004, 375: 759-762.
然而，通过电化学的方法进行腐蚀后，从TEM图可以看 到纳米棒原本致密的结构变得疏松多孔，而通过线扫描可知， 金属玻璃中的Ni几乎已经消失不见，剩下的都是Pd，获得了 比表面积更大的Pd。
金属玻璃应用研究新进展——结论
可控的纳米 微结构
金属玻璃
获得具有较 大比表面积、 催化活性高 的Pd
主要参考文献
其余制备方法
5. 吹铸法
6. 电磁振动法
7. 放电等离子烧结法
人们也对其应用研 究进行了广泛探讨。
8. 其他
金属玻璃应用研究新进展
下面是2013年一篇来自Advanced Functional Materials 的文章，其中介绍了利用金属玻璃通过电化学的方法获得 形貌不同的纳米结构。 首先是金属玻璃制备
25mmPd40Ni40P20非晶圆柱。
4.浇铸法
浇铸法一般用于对玻璃形成能力较强的合金体系。 • 工艺流程 I. 首先将母合金在高真空氩气保 护气氛下感应加热熔化。 II. 熔化均匀且具有一定过热度的 情况下直接将合金熔体浇注入 铜模中，冷却后形成柱状样品。
翻转浇铸炉
优点：制备过程简单，冷却速率较快，效率高，还可以浇注一 定形状的样品，可批量生产。 缺点：但易于形成气孔, 且样品的尺寸有限。
主要参考文献
[7] He Y, Schwarz R B, Archuleta J I. Bulk glass formation in the Pd–Ni–P system[J]. Applied physics letters, 1996, 69(13): 1861-1863. [8] Shen T D, Schwarz R B. Bulk ferromagnetic glasses prepared by flux melting and water quenching[J]. Applied Physics Letters, 1999, 75(1): 49-51. [9] 姜清奎. 新型金属玻璃及薄膜的制备及性能研究[D]. 浙江大学, 2012. [10] 郭贻诚,王震西.非晶态物理学.北京:科学出版社,1984 [11] 张扣山, 司乃潮, 陈振华, 等. 镁基块体金属玻璃基复合材料研究 [J][J]. 热加工 工艺, 2006, 35(20): 4-4. [12] 肖学山, 李维火, 王庆, 等. 水淬法制备 w 丝/Zr 基大块金属玻璃复合棒材研究 [J]. 兵器材料科学与工程, 2001, 24(6): 6-8. [13] 李林, 金作文, 王会生. 制备金属玻璃的新型甩带机[J]. 物理, 1987, 16(10): 00.
微观结构
在微观结构上,金属玻璃更像是非常黏稠的液体.金属玻璃 因此又被称作“被冻结的熔体”。 金属玻璃拥有无序的原子堆积结构，这和普通金属中的 原子晶格结构完全不同。
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)。但如 果结晶不出现，原子便会 随机排列(random arrangement)，成为金属 玻璃 (metallic glass)。普 通玻璃的原子也是随机排 列，但它不是金属。
高分辨透射电子显微镜拍摄得到的照片
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; (c) 放在手指上的由块体金属玻 璃制备的微小齿轮
中国科学院物理研究所研制的大块金属玻璃的照片
金属玻璃（metallic-glasses）
金玻璃是金属吗？
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。
3.水淬法
水淬法工艺简单、设备要求不高、成本低廉，适合大直径 柱状样品的制备，其缺点是其冷却速率较低，一般适用于 玻璃形成能力强的合金体系。 • 工艺流程 I. 将合金原料封装在一个石英管中， 预抽成高真空后充入氩气保护， 用高频感应炉加热。 II. 合金熔化之后，迅速将其连同石 英管浸入水中，实现冷却。 B2O3包覆水淬法制备的直径
无序材料中的待解之谜
对金属玻璃及其应用的探索 才刚刚开始—— 什么样的成分能够形成“大” 块金属玻璃？ 金属玻璃如何形变？ 玻璃形成的过程是怎样的？ 无序还是有序，怎么表征？
金属玻璃应用研究新进展
Pd Ni
当电势在EC1和EC2之间时，金属玻璃中的Ni原子 有选择性地脱离金属玻璃表面，而表面遗留下的 Pd原子则通过表面扩散聚集形成Pd原子簇，最 终使得金属玻璃形成了一种纳米多孔网络结构， 孔隙的大小在10~30纳米。
金属玻璃应用研究新进展
当电势在EC2之上时，金属玻璃中的Ni原子依旧脱离金 属玻璃表面，而Pd原子则通过溶解、再沉积，最终形 成具有多分支树枝晶的纳米结构（形状像树叶）。
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。
甩带机 甩带法可以获得105～106K／s的高冷却速率，因此 能大大抑制晶体相析出，从而得到完全金属玻璃材料。