玻璃态金属—金属玻璃

金属是由许多细小晶粒组成的，每一晶粒又是由许多原子组成的。这些原子在晶粒中规则整齐地排列，形成金属独特的晶体结构。玻璃则是另外一种情况，它虽属固体但并非晶态，其原子排列杂乱无章。从性质上看，金属晶体与玻璃，包括玻璃态物质，也不相同。例如，晶体有固定的熔点，而玻璃态物质则无固定熔点。因此，金属和玻璃，无论从微观结构上，还是从宏观特性上，都不“搭界”。那么，能否将金属变成玻璃态呢？研究结果表明，在特殊的环境里可以实现这种转化，并造就出具有特殊性能的新材料。例如，把高温熔化的金属液体超速骤冷，金属原子来不及按常规排列结晶，还处于不整齐、杂乱无章的状态便“冻结”了。这样，金属或合金就变成了像玻璃一样的非结晶态金属。人们把非结晶态的金属叫做“金属玻璃”或“玻璃态金属”。形成金属玻璃的超速骤冷，简直快如闪电，冷却速度至少要达到每秒1000℃以上。金属玻璃兼有金属和玻璃的优点，又克服了两者各自的弊端。
     例如，玻璃易碎，没有延展性，金属玻璃则具有一定的刚性的韧性；玻璃的强度很低，金属玻璃的强度高于钢，硬度超过工具钢；金属材料易在它的原子排列有缺陷的地方被拉断，金属玻璃的原子排列是混乱的，没有特殊的薄弱之处，因此其断裂强度要高得多，可达350公斤/厘米2；更可贵的是，在达到如此高强度的同时，仍保持着令人难以想象的韧性和可塑性，可用来制造高压容器和火箭等关键部位的零部件；普通玻璃没有磁性，许多金属玻璃却有很好的磁学性质，可以用来制作电流脉冲变压器、双稳态开关和存贮器、倒相变压器以及性能良好的磁泡器件等，另外，用非晶态磁性材料制成的录音、录像磁带比一般磁带的存储量要大得多，做成的磁鼓也十分耐磨。金属玻璃还有良好的超导性和抗辐射能力；硅金属玻璃制成的太阳能电池价格较低，为太阳能的利用创造了良好的条件。金属玻璃的出现是材料科学史上的一大革命，引起了世界各国的普遍关注。1992 年日本东北大学金属材料研究所开发出一种“非晶态铝钼合金”。该合金耐硫化性能比钼优异10倍左右，同时在耐氧化方面具有与耐氧化不锈钢相同的耐久性，被称为超级耐高温、耐腐蚀合金。可以预料，在新技术革命浪潮的推动下，各种新型金属玻璃必将随着材料科学研究的长足进步而与日俱增。