金属玻璃及其研究新进展共28页
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。
材料科学中的金属玻璃研究
材料科学中的金属玻璃研究金属玻璃（Metallic glass），是由金属元素组成的非结晶体材料，具有非常特殊的凝固方式，与普通的晶态材料十分不同。
金属玻璃的凝固速率极快，比普通的晶态金属快上数千倍，也因此在金属玻璃的形成过程中，金属原子被强制“顺应”非常快的凝固速度，从而形成高度有序的结构，这一点与晶态结构形成的原理是不同的。
金属玻璃的研究在过去的几十年中一直备受科学家关注。
在20世纪50年代，美国科学家Klement、Willens、Duwez首先制备出了一种具有玻璃结构的金属合金，他们的研究标志着金属玻璃研究的开始。
此后，研究者们对金属玻璃的物理性质、制备和工艺等方面进行了探索，并取得了很多重要的研究成果。
金属玻璃的制备需要极高的制备速度和降温速度，常见的制备方法有快速凝固技术、化学合成和物理气相沉积等。
其中最常用的快速凝固技术包括单蒸发法、双蒸发法、拉伸法、电极感应升华法等等。
不同的制备方法会影响合金的结晶,进而影响合金的物理性质。
金属玻璃的物理性质远远优于晶态材料，它具有高硬度、高强度、高弹性模量、高阻尼等特点。
另外，由于金属玻璃没有晶体结构的限制和缺陷，它具有很好的塑性，这使得金属玻璃可以作为新型材料在一些工业领域中发挥重要作用。
例如，目前有些厂商已经成功地将金属玻璃制成汽车轮毂、飞机外壳等部件，其轻质化，降耗、安全性能大为增强。
另外，由于金属玻璃的很多物理性质具有非晶材料的特点，因此它可以被用于制造存储介质、传感器、太阳能电池、磁性存储材料等电子元器件。
目前，金属玻属性能储存效率的研究最具有前景的应用领域就是非易失存储器领域。
其可以提供更高的存储密度和读写速度，有望替代传统的闪存和硬盘。
总体来说，金属玻璃作为一种新型材料，拥有着非常特殊的物质结构和优异的物理性质，在科研和工业生产中。
目前，相应领域的科学家们正在不断地推进金属玻璃的研究和发展，以期利用其独特的性质，开发出更加先进、实用的材料，并将其应用于更多的领域。
非晶态金属玻璃的制备与性能研究
非晶态金属玻璃的制备与性能研究一、引言非晶态金属玻璃是一类新型材料，它具有高硬度、高强度、耐磨损、高韧性、优异的导电性和磁性等特点，在金属材料和非晶态材料之间具有独特的性质。
由于其材料性质的优异特点，非晶态金属玻璃得到了广泛的应用。
本文将详细介绍非晶态金属玻璃的制备与性能研究。
二、非晶态金属玻璃的制备1. 熔铸法熔铸法是最常见的制备非晶态金属玻璃的方法。
该方法是先将所需金属放入石英坩埚中，然后加热至金属熔化，最后快速冷却。
由于非晶态金属玻璃的制备需要快速冷却，石英坩埚可以提供高温和快速冷却的环境，所以熔铸法是非晶态金属玻璃制备的理想方法。
不过熔铸法制备非晶态金属玻璃需要专业的实验室设备和经验丰富的技术人员。
2. 溅射法溅射法是一种将固体材料制成薄膜的方法，也可以用来制备非晶态金属玻璃。
该方法是将所需金属放到离子源中，让离子源中的离子化金属与辅助气体发生反应，反应产物降落在基板上形成薄膜。
溅射法在制备非晶态金属玻璃时需要控制离子源中金属原子的离子化能力和基板的温度等参数，才能制备出合适的非晶态金属玻璃薄膜。
3. 快速凝固法快速凝固法是一种将液态金属迅速凝固成固态的技术，也可以用于制备非晶态金属玻璃。
该方法是将液态金属喷洒在高转速的转轮上，通过惯性力和表面张力使其成为薄片形式而迅速冷却。
快速凝固法制备非晶态金属玻璃的关键在于控制转轮的转速和液态金属的喷洒条件，这可以影响非晶态金属玻璃的制备效果和性能。
三、非晶态金属玻璃的性能研究1. 耐腐蚀性非晶态金属玻璃的耐腐蚀性表现出色，在许多腐蚀介质下不仅耐蚀而且还十分稳定。
这种性质使得非晶态金属玻璃在领域中被广泛应用，比如化学、配电、航空等领域。
2. 金属和非晶态材料的双重性质非晶态金属玻璃同时具有金属和非晶态材料的双重性质。
它既有像金属一样的高导电性和高磁导率，又有非晶态材料的热稳定性和耐磨损性。
3. 优异的磁性非晶态金属玻璃具有相对较高的饱和磁通量密度和低的磁滞损耗，使其应用于磁电转换、电动车辆和磁储存等领域具有重要的意义。
金属玻璃断裂韧性的研究进展
76魁科■技2019年•第4期金属玻璃断裂韧性的研究进展◊长江大学机械工程学院江李瑞■金属玻璃由于有特殊的结构，它和传统的晶体材料相比较而言，具有不一样的变形和断裂的方式，它的发明和研究历史悠久，是研究材料科学和凝聚态物理问题方面中重要的模型，具有比较广泛的应用前景。
本文通过制备出Zr^Tig Ni10Cu12.5Be a5,Ce68Al10Cu?0Co2和Fe^Co^r^MOj^C^B^三种金属玻璃，利用大量的压缩实验及其测试，从而描绘出应力应变曲线，说明不同种类的金属玻璃的断裂韧性特征，同时也对材料力学的有关知识进行归纳总结。
金属玻璃是有比较高的强度和硬度，耐腐蚀性能和耐磨性能特别优异，在结构材料的领域中具有非常广泛的应用前景，但是金属玻璃的结构非常接近液态，它是一种短程有序、长程无序的均匀结构％1金属玻璃的断裂行为1.1韧性金属玻璃的断裂行为错基、钛基、铜基、钳基、金基等是韧性金属玻璃的范轴，它们的断裂韧性值K*一般>30MPa.ni1™,有的还>150MPa.m U2B1o在压缩应力状态下，韧性金属玻璃的剪切带出现张开断裂的情况非常少，但是一定的宏观塑性变形有可能发1.2脆性金属玻璃的断裂行为脆性金属玻璃在一般条件下会在钻基、铁基、镁基、稀土基等体系中存在，一般％c<10MPa.m吨。
通过图2可以看出，脆性金属玻璃的断口上不容易看到脉络的花样，有跟氧化物玻璃类型等传统脆性原理断裂相似的断口形貌旳，也就是以下3个区，包括镜面区、模糊区和粗糙区。
2金属玻璃的强度理论2.1Mohr—Coulomb准则Mohr-Coulomb准则给出的屈服条件可用以下表达式:T+fJL<T=T (1)通过图3a可以看出，在正-切应力空间，Mohr-Coulomb准则给出的临界失效线是直线；通过图3b可以看出，内摩擦系数在拉伸和压缩时可能不同，即ji TM jl C;通过图3c可以看出，T。
金属玻璃纳米晶化机制研究进展
表明金属玻璃发生 纳 米 晶 化 时 ， 具 有 非 常 大 的 形 核 率 和低的生长速率 。 图 1 显 示 了 金 属 玻 璃 发 生 纳 米 晶 化 后的典型组织形貌
［8］
。 金属 玻 璃 纳 米 晶 化 属 于 热 力 学
固态相变的一种 ， 纳 米 晶 化 形 成 的 晶 体 相 的 种 类 和 组 织结构 ， 主要与合金成分和结晶相的热力学性质相关 ； 而形成纳米晶的大小和形貌则与晶化动力学密切相关 。 早在 20 世纪 70 年代末 ， Kster 等 转变 。
［7］ ［5］ ［6］
则 、 尺寸细 小 ， 为 随 后 的 共 晶 晶 化 起 到 异 质 形 核 的 作 用 ，有利于细化晶粒 。 过共晶玻璃中 ， 晶化初生相为化 合物 ， 随后剩余的非晶相晶化成共晶组织 。 从热力学角度来说 ， 所有金属玻璃均按上述晶化方 式的其中一种进行结晶 。 对具体的金属玻璃而言 ， 在给 定的条件下按哪一种方式发生晶化 ， 不仅取决于热力学 的驱动力 ， 同时也取决于反应的动力学 。
处于热力学亚稳态 ， 金属玻璃在合适的外界条件下会自发地向相应的晶态相发生转变 ， 导致晶化事件的发生 。 研究金属玻璃 的纳米晶化不仅有重要的科学意义 ， 同时也可对金属玻璃的应用提供理论指导 。 简要介绍了目前几种代表性的金属玻璃纳米 晶化微观机制 ： 经典形核理论 、 基于耦合通量模型的 形 核机制 、 基于 相 分 离的 纳 米 晶 形核长 大机制 、 有序原 子集团 沉积机 制 、 非经典形核理论 、 大过冷度条件下纳米晶化的微观机制等 ， 同时结合作者课题组近年来在这方面的研究进展 ， 对各种机 制进行了评述 ， 最后对未来金属玻璃纳米晶化机制研究中需要重视的几个问题进行了简单展望 。
Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力与力学性能的开题报告
Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力与力学性能的开题报告1. 研究背景金属玻璃是一种没有长程有序排列的金属结构，与晶态金属相比其具有许多独特的力学、热学、电学等性质。
随着合金材料的不断研究和发展，金属玻璃也得到了越来越多的关注。
特别是在高性能材料方面，金属玻璃的应用前景广阔。
Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃是一类新型的金属玻璃材料，具有优异的性能和前景。
其主要优点包括高强度、高韧性、高耐腐蚀性、高导电性等。
近年来，学者们已经开始关注Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的制备技术和性能研究。
本文旨在探究Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力与力学性能。
2. 研究目的本研究的主要目的是：（1）探究Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成能力；（2）通过对Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的硬度、韧性、强度等力学性能的测试，评估其力学性能。
3. 研究方法（1）制备Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃。
采用注射铸造的方法，在高压下将金属液注入预先准备好的铸型中，从而制备出Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃。
（2）利用X射线衍射分析、差热分析等技术对制备的Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃进行结构分析，探究其形成机制。
（3）采用万能试验机测试制备的Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的力学性能，如硬度、韧性、强度等。
4. 预期结果预期本研究可得到以下结果：（1）探究Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的形成机制，解释其形成能力。
（2）评估Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的力学性能，包括硬度、韧性、强度等。
（3）提出Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃的应用前景，为其在材料领域中的进一步研究和应用奠定基础。
5. 研究意义Mg-Cu(Ag)-Gd块体金属玻璃具有许多优秀的性能，包括高强度、高韧性、高耐腐蚀性、高导电性等。
研究其形成能力和力学性能，有助于深入了解其微观结构和性能，为其在材料领域的研究和应用提供科学依据。
金属玻璃材料生物相容性的研究进展
度 。Ｌ Ｉ Ｕ Ｌ 等 通过 将 Ｚ ｒ ６ ０ Ｔ ｉ ６ Ｃ ｕ ｌ ９ Ｆ ｅ ５ Ａ ｌ １ ０ 金 属 玻璃试 件 植入 家 兔体 内， 以 Ｔ ｉ ６ Ａ １ ４ Ｖ为对 照 ，结 果提 示 无镍 锆 基 金属 玻璃 在 体 内具 有 良好 的生 物 相容 性 】 。体 内试 验 主 要通 过 以下 两种 方 式 出 实验 ，前 者 是将 硬 组 织切 片染 色 后 放 在显 微 镜 下观 察 或 采 用
金 属 玻璃 特 有 的 制 造工 艺 使 其 具 备 良好 的理 化 性 能 ，其 高 钛 螺 纹 钉 的 生 物 力 学 性 能 并 进 行 了 组 织 形 态 学 的 测 定 。 强 度 ， 高弹 性 应 变 极 限 ，相 对较 低 的弹 性 模 量 ，高 冲 击韧 性及 Ｃ ｈ ｒ ｉ ｓ ｔ ｏ ｐ ｈ Ｃ ａ ｓ ｔ ｅ ｌ ｌ ａ ｎ ｉ … 等 以家兔 构建 实验 模 型，通 过？ Ｃ Ｔ及 断 裂韧 性 ，高 抗腐 蚀 性 ，优 良的磁 学性 能 … ，都 为 其 在 生物 医 推 出 实 验 评 估 了 可 降 解 镁 合 金 种 植 体 的 骨 整 合 能 力 和 界 面 强
２ ０ １ ３ 年３ 月第 ３ 期
Ｎｏ． ３， Ｍ ａ ｒ ｃ ｈ，２ ０ １ ３
医 学 美 学 美 容
Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ａ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｓ ｍ ｅ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 经验交流
金 属 玻 璃 材 料 生 物 相容 性 的研 究 进 展
金 属 作 为人 类 生 活 的重 要 材 料 已有 几千 年 的历 史 ，传 统金 成骨 样细 胞 Ｍ Ｇ ６ ３ 对ｚ ｒ ６ ｌ Ｔ ｉ ２ ｃ ｕ ２ ５ Ａ ｌ ｌ ２金属 玻璃 的细胞 毒 性进 行
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
.
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。
.
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
.
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。
.
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。
.