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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。
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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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Study on the Properties of Metallic Glasses
Study on the Properties of MetallicGlasses随着科学技术的不断进步，人类的材料科学研究发现了一种特殊的材料——金属玻璃，即金属非晶态材料，具有常规晶体金属所没有的特殊物理性质。
金属玻璃广泛应用于航空航天、生物医学、结构工程等领域，并显示出强大的市场前景。
因此，本文将对金属玻璃的性质进行研究和探索。
第一部分：金属玻璃的概述金属玻璃一般指是在玻璃化温度以上抑制结晶而形成的非晶态金属性质材料。
其结构低配合数、中程有序，是由一定比例的金属元素组成的混合物。
它没有规则的晶体结构而呈现出类似玻璃的非晶态结构。
相较于晶体金属，金属玻璃具有许多独特的性质。
例如，金属玻璃具有超高强度、硬度高、引伸强度大、电导率低等性质，因此广泛用于新能源、制造技术及医学等领域。
第二部分：金属玻璃的热稳定性金属玻璃是由未结晶的原子堆积组成的非晶态材料，其缺陷密集程度相当高。
相比之下，晶体金属由于其具有有序的原子堆积结构，缺陷密度相对较低，因此其稳定性相对于非晶态金属高很多。
在高温，金属玻璃容易发生结晶反应，形成晶粒，从而使原有的非晶态结构发生变化。
所以，金属玻璃在热稳定性上存在缺陷，需要通过控制制备条件来提高其稳定性。
同时，也需要进一步研究非晶态金属的结构与稳定性之间的关系，以为高温环境中的金属玻璃提供更好的保护。
第三部分：金属玻璃的磁学性质金属玻璃表现出非常丰富的磁学性质。
其中，玻璃结构中的金属元素原子之间产生无规则的磁耦合作用，导致金属玻璃具有很强的玻璃磁性。
此外，金属玻璃还表现出温度和磁场控制的玻璃相变现象。
通过控制金属玻璃的冷却速率、成分组成、外加磁场等条件，可以实现强磁性金属玻璃相变的实验研究。
对于磁体材料、数据存储及传感器中的磁性应用，金属玻璃的磁学性质提供了新的思路和可能性。
第四部分：金属玻璃的应用前景金属玻璃具有高强度、硬度高、韧性好、引伸强度大、成型性好等特点，被广泛应用于制造技术、新能源及医学等领域。
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？
金属玻璃
发展简史
金属玻璃的出现可以追溯到20世纪30年代，Kramer第一次报道用气相沉积法制备出金属玻璃，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等人采用急冷技术制备出金属玻璃。当合金的薄层在每秒一百摄氏度的速率下冷却时，它们形成金属玻璃。 但因为要求迅速冷却，它们只能制造成很薄的条状物、导线或粉末。
普通玻璃的原子也是随机排列，但它不是金属。金属玻璃并不透明，它拥有独特的机械和磁性特质，不易破 碎和不易变形。它是制造变压器、高尔夫球棒和其他产品的理想物料。
目前生产的金属玻璃是较薄和较细的，因为金属冷却时很快便会结晶，所以需要非常快的冷冻。美国约翰斯 鹤健士大学的研究员何纳乔，正研究如何生产有超级强力、弹力和磁力特质，但是较为大块的金属玻璃。这种新 的金属会保持固体而不会在高温下结晶，这将会适于制造引擎零件及军用武器。
宏观上来看，金属玻璃的形变特征与温度有密切的关系。在温度靠近玻璃转变点乃至更高时，外力的作用下 材料每一部分都参与变形，表现为粘滞性流动，被称为均匀变形。在温度远低于玻璃转变点时，金属玻璃则往往 表现为非均匀变形，变形区域只集中在很小的区域，其尺度为10~50 nm，这种变形区域被称为剪切带。由于一般 金属玻璃的玻璃转变温度点远高于室温，形变局域化是室温下金属玻璃变形的主要特征，并且得到了广泛的。高 度局域化的形变只发生在剪切带内，剪切带在形成之后在没有约束的条件下就会快速扩展，最终导致材料的脆性 断裂。这便是室温下金属玻璃没有宏观塑性的原因，而解决这个问题是促进金属玻璃应用的关键一环，很多研究 人员在这个方向上做出了艰苦的努力。为了增加塑性，有的人采用制备复合材料的方法，有人采用引入残余应力 或其他加工方法。2007年，中国科学院物理研究所柳延辉等在《Science》上报道，开发出在室温具有超大压缩 塑性的金属玻璃，并且可以像纯铜、纯铝一样弯曲成一定形状，从而进一步引领出一大批相关的研究工作。但是， 金属玻璃室温宏观塑性的问题并没有解决，尤其是大家期望的拉伸塑性并没有得到，学术界期待着新的进展。
玻璃与金属连接方法的研究进展
1）选用不同种类的陶瓷和金属材料，如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和不锈钢、 铝合金等；
2）优化陶瓷金属连接工艺的参数，如加热温度、保温时间、压力等；
3）对连接后的试样进行微观组织观察和性能测试，如硬度、抗拉强度、耐磨 性等；
4）根据实验结果，分析陶瓷金属连接工艺的优化方案和工业化生产的可行性。
结果与讨论
机械连接的可靠性较高，但对装配精度要求较高，且连接效率较低。复合连接 能够综合多种连接方法的优点，但也增加了操作的复杂性和成本。
结论与展望：
本次演示通过对陶瓷与金属连接技术的研究现状进行详细分析，发现当前的研 究主要集中在改进连接工艺、优化接头性能等方面。虽然取得了一定的成果， 但仍存在一些问题，如连接过程中易产生裂纹、界面结合强度不足等。为了进 一步提高陶瓷与金属连接技术的水平，未来的研究方向应包括以下几个方面：
1、新型连接材料的研发：针对现有连接材料的不足，开展新型、高效、环保 的连接材料研究，以提高连接的可靠性和稳定性。
2、连接工艺的优化：深入研究陶瓷与金属的物理和化学特性，优化连接工艺 参数，提高接头质量的稳定性和一致性。
3、跨领域合作研究：加强不同领域之间的合作交流，如材料科学、物理学、 机械工程等，从多角度对陶瓷与金属连接技术进行深入研究。
4、环境适应性：玻璃与金属连接技术在实际应用中会受到各种环境因素的影 响，如温度、湿度、气压等。未来的研究可以提高连接技术的环境适应性，以 保证其在各种环境条件下都能稳定发挥连接效果。
摘要：
本次演示主要探讨陶瓷与金属连接技术的研究现状及其发展，着重分析各种连 接技术的原理、特点和应用情况。通过文献调研、实地调研和实验设计等方法， 本次演示分析了陶瓷与金属连接技术的优缺点、适用范围和应用场景。最后， 总结了研究结果，指出了当前存在的问题和瓶颈，并提出了未来的研究方向。
玻璃与金属连接技术研究进展
B． Schmidt［9］通过高能离子束定量分析了耗 尽层中 Na + 、K + 、Ca + 、H + 在不同温度和电压下的 迁移，确定了饱和耗尽层厚度和 Na + 在 250 V 作 用下的热激活能 Ea = （ 0． 97 ± 0． 14） eV。作者通 过 NM 谱图并未发现玻璃中的非桥接 O，但是分 析观察到了 O － 向界面的迁移，研究认为 O － 并非 来源于玻璃的非桥接 O，而是来源于玻璃表面吸 附的水分子。在电场作用下 H2O 分解为 H + 和 OH － ，在电场力作用下，H + 也象 Na + 一样同时向 阴极方向移动，O － 扩散迁移并最终沉积在另一界 面的边缘，O － 起连接键桥作用。
阳极键合是一个在电和热共同作用下，玻璃 是一个元素在电场作用下扩散、阳极材料氧化的 过程。电场作用使玻璃内的金属阳离子 （ Na + ， K + ） 向阴极迁移极化，形成碱金属元素的耗尽层， 由于非桥接负氧离子相对固定，在阳极玻璃侧积 聚大量的负氧离子。静电吸附效应引起阳极材料 在界面处的感应正电荷。在静电场力的作用下二 者形成紧密结合，通过元素的互扩散，在界面处发 生氧化反应和固相反应而形成键合［8］，其原理如 图 2 所示。该方法在电路基板、半导体芯片、太阳 能电池封装、微传感器方面有着广泛的应用。
第2 期
李卓然，徐晓龙： 玻璃与金属连接技术研究进展
125
加热炉
直流 电源
阳极 kovar 合金
k4 玻璃
阴极
R 记录 系统
图 2 阳极键合原理图［8］ Fig． 2 Schematic diagram of anodic bonding［8］
块状金属玻璃形成能力的研究与进展
收稿日期： ２００６－ ０１－ ０５ 基金项目： 福建省科技项目计划（ ２００２１０１８） ； 福建省自然科学基金资助项目（ Ｅ０３１００２１） 作者简介： 黄东亚， 男， １９７９ 年生， 硕士研究生， 华侨大学材料科学与工程学院， 福建 泉州 ３６２０２１， 电话： １３５９９１６８２９９，
验理论的指导下发现的判定块状金属玻璃形成能力的方法： ①用合金摩尔熔化热判定金属化能力判定金属玻璃形成能力； ③由于物理参数研究金属玻璃形成能力。探讨了热力学、动力学和合金
液体微观结构 ３ 个因素对金属玻璃形成能力的影响。最后指出， 块状金属玻璃形成能力的研究是一个比较复杂的问
表 １ ＢＭＧ 合金系的 Ｚ ｍａｘ 和 Ｒｃ 的平均变化及形成稳 定性（ ＣＰ Ｓ ）
Ｔａ ｂｌｅ １ Ｓ ａ ｍｐｌｅ ｓ ｍａ ｘｉｍｕｍ ｓ ｉｚｅ（ Ｚｍａｘ ） ， ｃｒｉｔｉｃａ ｌ ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａ ｔｅ（ Ｒｃ） ａ ｎｄ ａ ｖｅ ｒａ ｇｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓ ｔａ ｂｉｌｉｔｙ（ ＣＰ Ｓ ） ｅ ｔｃ． ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ＢＭＧ ａｌｌｏｙ ｓ ｙｓ ｔｅｍ
题， 应该在积累更多经验的同时致力于研究出一套严谨的理论。 关键词： 块状金属玻璃； 非晶合金形成能力； 微观结构
中图法分类号： ＴＧ１４１
文献标识码： Ａ
文章编号： １００８－ ５９３９（ ２００６） ０２－ ００１－ ０５
１引言
２ 金属玻璃形成能力的表征
非 晶 态 合 金 具 有 高 的 强 度 、硬 度 、耐 磨 性 、耐 蚀 性、超塑性及较好的软磁性等良好的性能。传统的非 晶态金属材料的制备只限于制造二维的丝带或条 带， 尺寸极限极大地限制了金属玻璃的应用。为了使 金属玻璃有更广泛的用途， 人们正致力于形成大块 非晶态金属的研究。因此， 大块金属玻璃的形成能力 就成为人们关注的焦点。关于块状金属玻璃的形成 能力， 国内外学者从各方面进行研究， 不过目前主要 还是通过实验方法总结出一些经验规律， 还没有严 格的数学和物理模型来表征其形成能力， 主要是从 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。
非晶态金属玻璃材料的制备及其性能研究
非晶态金属玻璃材料的制备及其性能研究非晶态金属玻璃是一种在近几十年才逐渐被人们所关注和研究的材料，是由金属元素在特定条件下熔融并迅速冷却而形成的一种非晶态固态材料。
它具有诸如高硬度、高韧性、高强度等多种良好的物理和化学性质，因此在工业领域和科研领域中都有着广泛的应用前景。
本文旨在探讨这一材料的制备方法和性质研究。
一、制备方法1. 快速凝固法快速凝固法是目前制备非晶态金属玻璃最常用的方法之一。
这种方法的基本原理是在熔融状态下，通过高速淬冷的方式将金属元素迅速固化，使其无法形成晶体结构而形成非晶态结构。
常用的快速凝固方法包括惯性淬火法、溅射法和激光熔覆法等。
2. 等温淬火法等温淬火法是一种在金属元素熔融的状态下，通过恒温淬火使其金属元素达到非晶态结构的方法。
该方法相比于快速凝固法更为简单，但需要对温度、时间等参数进行较为严格的控制。
3. 无定形合金化技术无定形合金化技术是一种将不同种类的金属元素混合在一起，并在熔融状态下迅速冷却使得元素在凝固后出现像非晶体的材料。
这种方法在制备非晶态金属玻璃中应用较广泛。
二、性质研究1. 硬度非晶态金属玻璃的硬度一般较高。
研究表明，非晶态金属玻璃的硬度与其原子间结合方式和结构有关，而且硬度随着玻璃中金属原子之间的共价键的增加而增加。
2. 弹性模量弹性模量是材料在受到外力作用下产生形变时抵抗变形的能力的一种度量。
一般来说，非晶态金属玻璃的弹性模量较高。
同时，弹性模量的大小会受到玻璃中金属原子之间的键强度和键长等因素的影响。
3. 压缩塑性和弯曲塑性非晶态金属玻璃具有较好的塑性，可以在极端条件下产生较大的塑性变形。
在实际应用中，它可以作为制备高强度、高塑性的材料使用。
4. 腐蚀性虽然非晶态金属玻璃具有高硬度和带有一定的耐腐蚀性，但在化学腐蚀剂作用下，它仍然会发生腐蚀。
因此，在实际应用中需要对其进行防护和保护。
三、应用前景由于非晶态金属玻璃具有独特的物理和化学性质，因此具有广泛的应用前景。
中美科学家发现：金属玻璃可发生多非晶型转变
美 国 高 性 能 太 阳 能 电 池 研 制 取 得 重
据 媒 体 报 道 ， 美 国 国家 可 再 生 能源 实 验 室 目前 宣 布 ， 他 们 利 用 纳 米 同轴 电缆 技 术 ， 研 制 出 高性 能 太 阳 能 电池 。 有 关 专 家 指 出 ， 这 是 在 高 性 能 太 阳 能 电 池 研 制 方 面 取 得 的 重
大进展 。
研 究 人 员将 两 个 半 导体 联 合 起 来 形 成 纳 米 同轴 半 导 体 结 构 。这 样 的 纳 米 电缆 可 有 两 种 不 同方 式 ：一 种 的 内芯 是氮 化 镓 （ ａ ） ， ＧＮ
外 层 是 磷化 镓 （ Ａ ） ；另 外 一种 则 相 反 。两 ＧＰ
一
金 属 玻 璃 可发 生 多 非 晶 翟 转 变
据 媒 体 近 日报 道 ，沈 阳 界 面 材 料 中心 成 员 、美 国约 翰 霍 普 金 斯 大 学 教 授 马 恩 与美 国
分 植 入 用 来 稳 定 结 构 的 非 活 性 成 分 中 ，形 成 了两 种 成 分 的复 合 结 构 。 据 了解 ，这 种 新 型 材 料 表 现 出异 常 高 的
阿贡 国 家 实 验 室 、金 属 所 等 单 位 的研 究 人 员 合 作 开 展 的 一 研 究 发 现 ，利 用 ｘ 线 原 位 监 射 测 ， 观 察 到Ｃ ５ ｌ ５ 属 玻 璃 在 压 力 作 用 ｅ Ａ 金 ５ ４ 下 可 发 生 由一 种 非 晶态 结 构 向另 一 种 非 晶态
（ 李 峰）
电 荷 储 存 容 量 ， 超 过 ２ Ｏ Ａ ／ ， 是 传 统 可 ５ｍ ｈｇ 充 电锂 电池 材 料 容 量 的２ 多 。 而 且 ， 用 富 倍
科学家研制出金属有机化合物新型玻璃
以及 在废 物 循环 利用 领域 作 出 的贡献 。
的硼 、聚合 物 、以及 金 属有 一 点 印象 。但是 宾 夕 法尼
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｌａｓｓ—ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１．ｔｏｍ 亚州 立大 学 的最新 研究 ，却 是 打造 了一 种全新 的玻璃
类型。值得一提的是 ，这种新材料不仅更易形成玻璃 、
建 筑玻 璃 与工业 玻璃 ２０１８，Ｎｏ ３
颗 粒 。其设 备包 括 分选 废物 大小 的振 动筛 、提取 含铁 了一 项 突 破 —— 打造 了 一 种 基 于 锌 的 “金 属 有 机 化
金 属 废 料 的磁 体 系统 和 提取 有 色金 属 材 料 的 涡流 分 合 物玻 璃 ”。这种 材 料 叫做 ＺＩＦ一６２，结构 式 为 被 咪 唑
础研 发 、技术 发 展 到 生产 制 造 ，能 全方 位 地 支持 台湾 进行 了试 验 。不过 在 了解材 料本 身性 质 的 同时 ，为 了
科 技产 业发 展 。
将来 能够 大规 模 生产 ，研 究 团队也 在 寻找有 关方 法 。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗ ｗ．ｃｈｉｎａｔｉｍｅｓ．ｃｏｎ
的研发投资 ，透过扩建康宁亚洲玻璃技术 中心 ，强化 结 构 ，因此 在 生 产过 程 中必须 非 常小 心地 做 到平用 支 持 ，并 以 台湾 为基 地 ，为 无 论 使用 何 种材 料 ，都必 须 先 加热 到 融化 的程 度 、然
客 户 进 行 开发 、测试 与 优化 产 品 ，提 升 台 湾产 业 之创 后迅速冷却 （这样才不会有晶体的形成）。
新 与竞 争 力 。
换 言 之 ，某 种 材料 拥 有避 免 结 晶 的方 法 ，即被 认
康 宁在 台布 局 完整 ，除 了 两座 玻 璃 基 板工 厂 外 ， 作有形成玻璃 的能力 。传统工艺上 ，硅玻璃拥有最佳
新型“块体金属玻璃”在美国研制成功
新型“块体金属玻璃”在美国研制成功
李蔚
【期刊名称】《功能材料信息》
【年(卷),期】2005(2)1
【摘要】据报导，一种新型“金属玻璃”日前在美国橡树岭国家实验室研制成功。
这个在科学界引起轰动的成果，出自两名华裔科学家之手。
金属是一种典型的晶体材料，它的许多特性是由内部晶体结构决定的；而玻璃却是一种非晶体材料。
1960年，美国科学家杜威等首先发现某些液态贵金属合金在冷却速度非常快的情况下会成为非晶态金属，
【总页数】1页(P77)
【作者】李蔚
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG14
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