金属玻璃是玻璃吗?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/22 14:33:32
金属玻璃是玻璃吗?
金属玻璃是玻璃吗?
金属玻璃是玻璃吗?
金属玻璃又称非晶态合金,它既有金属和玻璃的优点,又克服了它们各自的弊病．如玻璃易碎,没有延展性．金属玻璃的强度高于钢,硬度超过高硬工具钢,且具有一定的韧性和刚性,所以,人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”．
在大多数人想到玻璃时,玻璃板的概念便迅速跃人我们的脑海中.但在一定的条件下,金属也能做成玻璃,例如:这种玻璃可作为电力变压器和高尔夫球棍的理想材料.巴尔的摩港,约翰斯·霍普金斯(Johns Hopkins)大学研究员Todd C.Hufnagel正在研究一种生产超强,富有弹性和磁性特点的金属玻璃的方法.Hufnagel希望了解,金属玻璃形成时,发生溶化金属冷却成固体时的金相转变.
对科学家来讲,玻璃是任何能从液体冷却成固体而无结晶的材料.大多数金属冷却时就结晶,原子排列成有规则的形式称作晶格.如果不发生结晶并且原子依然排列不规则,就形成金属玻璃.
不象玻璃板,金属玻璃不透明或者不发脆,它们罕见的原子结构使它们有着特殊的机械特性及磁力特性.普通金属由于它们晶格的缺陷而容易变形或弯曲导致永久性地失形.对比之下,金属玻璃在变形后更容易弹回至它的初始形状.缺乏结晶的缺陷使得原铁水的金属玻璃成为有效的磁性材料.
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Au75Si25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.
最近,科学家通过混合四到五种不同大小原子的元素,去形成诸如条状的多种多样的金属玻璃.变化原子大小使它混合而形成玻璃从而变得更韧.这些新合金的用途之一是在商业上用来制造高尔夫球棍的头.
大部分的金属在冷却时都会结晶,把它们的原子排列成有规则的图案,叫做格构 (lattice).但如果结晶不出现,原子便会随机排列(random arrangement),成为金属玻璃 (metallic glass).
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 (mechanical)和磁性(magnetic)特质,不易破碎和不易变形 (deform).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(John Hopkins University)的研究员何纳乔(Todd Hufnagel),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.
用铁造的金属玻璃是很好的磁性物质,而且由于加热后便变得柔软,容易铸造成不同形状的制成品.
图中所见是何纳乔利用感应熔炉 (induction furnace) ,很快的将金属混合物溶化,变为金属玻璃 .