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容损金属玻璃

补充:0  浏览:2905  发布时间:2012-9-10


  容损金属玻璃 - 简介
  一种新型的容损金属玻璃,已经被证明超出了任何已知材料的强度和韧性,美国能源部(DOE)、劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州理工学院的研究人员合作测试通过了这一新发现。更令人惊喜的是,这种玻璃似乎很快就能投入日常使用。
容损金属玻璃 - 构成
  这种新型金属玻璃加入了一些微量的钯元素,一种具有超高“容积剪切率”的坚硬金属元素,它抵消了玻璃材料不可避免的脆弱易碎性。由于含钯元素这种高容积剪切率的金属,剪切带形成所需要的能量远低于剪切带断开成为裂口的能量,这就导致了这种玻璃具有超强的可塑性,能够抵抗巨大的冲击力,这种冲击力只能让它弯曲,而不是碎裂。
容损金属玻璃 - 研究
  玻璃材料具有非结晶、无定形的结构,使它们虽然非常坚固,但也极度易碎,而金属的晶体结构可以提供抵抗碎裂的阻力(包括内含的某些杂质、晶界等),从而抑制碎裂的裂缝生成并扩大。而玻璃并不具备这种晶体结构,所以无法制止碎裂的裂纹扩展。而这个问题在金属玻璃上显得更为尖锐,哪怕一个小小的剪切带都能在微弱的力量作用下进行灾难性的扩大。
  在早期的研究工作中,在伯克利实验室和加州理工学院的合作之下,制造出被称为“DH3”的金属玻璃,其中金属晶相的介入能够阻断裂纹扩展。这种金属晶相采取树突的形式渗透到玻璃的非晶结构,用以防止裂纹蔓延成一个开放的裂口。而在这个新的工艺中,合作者们制作出了纯玻璃材料,其独特的化学成分起到了促使通过多重剪切带形成从而制止裂缝的扩大。
  最初的新玻璃材料样本是由含磷、硅和锗的微量钯元素混合,取得了直径约一毫米的玻璃棒,而后来加州理工学院的研究人员添加了银元素,让玻璃棒的厚度扩大到六毫米。这种金属玻璃的大小是有限的,必须迅速冷却或者“淬火”,才能得到最后的非晶态液态金属。
容损金属玻璃 - 意义
“我们的研究结果标志着金属玻璃的制造得到了第一次战略性的运用。我们相信可以利用这一工艺来制造更强更坚韧的玻璃制品。”主持这一研究的伯克利实验室材料学家罗伯特•里奇如是说。

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