中科院物理所再发Nature:组合法制备高温金属玻璃
05/02/2019
金属玻璃是指在原子尺度上结构无序的一种金属材料。自1960年发现以来,研究人员已开发出基于各种元素的金属玻璃。然而,非晶合金是典型的多组元合金材料,形成过程极其复杂,多个组元构成的成分空间十分庞大。现行的“一次实验,一个样品”的材料研究方法不仅导致新材料探索效率低,所获得的实验数据也缺乏系统性,使得人们难以全面把握非晶合金形成的主要规律和性能调控机制。
块状金属玻璃可以表现出比传统结构合金更好的强度和弹性。金属玻璃的机械性能主要取决于其玻璃化转变温度。在接近玻璃化转变温度时,块状金属玻璃经历塑性流动,导致准静态强度显着降低。研究人员已经开发出玻璃化转变温度大于1,000开尔文的块状金属玻璃,但过冷液体区域(玻璃化转变温度和结晶温度之间)很窄,导致金属成形性较差,这限制了它们的实际应用。
通过组合的方法,中科院物理所的柳延辉研究员设计了一种基于铱/镍/钽(硼)的金属玻璃。该块状金属玻璃的玻璃化转变温度高达1162开尔文,过冷液体区域为136开尔文, 比大多数现有的金属玻璃宽。与现有合金相比,Ir-Ni-Ta-(B)金属玻璃在高温下具有高强度(3.7千兆帕,1000千牛顿)。该方法也为开发其他具有优异性能的玻璃合金拓宽了道路。

图1.
Ir–Ni–Ta–(B)块状金属玻璃的制备系统
图2.
Ir–Ni–Ta–(B)块状金属玻璃的高通量表征
图 3. 过冷液体区域与玻璃化转变温度以及各种合金的高温强度。

图 4. Ir–Ni–Ta–(B)
块体金属玻璃的性质
(来源:研之成理微信公众号 2019-05-02)