新厘米尺度銅基塊體金屬玻璃研究獲進展

    近日，中科院沈陽金屬研究所在國家自然科學(xué)設(shè)立資金和“中國科學(xué)院沈陽界面材料中心”的資助下，與美國約翰霍普金斯大學(xué)E.Ma教授和新加坡國立大學(xué)Y.Li教授共同合作，在探索發(fā)現(xiàn)具有強玻璃形成能力的銅合金方面取得了新的進展。他們以三元Cu60Zr33Ti7 合金為基礎(chǔ)，利用發(fā)展的在三維成分空間定位較佳玻璃形成合金的方法(簡稱 “3D法”)，在 Cu-Ag-Zr-Ti四元合金體系中，發(fā)現(xiàn)Cu44.2高等g14.75Zr36Ti5合金的玻璃形成臨界尺寸可達到10mm。此金屬玻璃的壓縮斷裂強度和塑性應(yīng)變分別為1970 MPa和2.6%。[相關(guān)工作見C.L. Dai, et al., Scripta Mater. 54 (2006) 1403]
　　他們還在Cu/Hf/Al三元系中，選擇Cu10Hf7、CuHf2和Cu9Hf7Al4三個金屬間化合物圍成的成分區(qū)域，定位出Cu49Hf42Al9為較佳的玻璃形成合金，玻璃形成的臨界尺寸可達到10mm。這是目前銅基三元系中玻璃形成能力較強的合金。此金屬玻璃不僅強度高(壓縮斷裂強度為2600 MPa)，同時兼有良好的塑性)，還具有大的過冷液態(tài)溫度區(qū)間比重大等特點。[相關(guān)工作見P. Jia, et al., Scripta Mater. 54 (2006) 2165]
　　與通常的多晶體金屬材料相比，金屬玻璃因原子的排列僅為短程有序、沒有周期性長程有序，而具有高度度、高硬度、高彈性較限、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)異性能。利用普通的銅模澆鑄技術(shù)便可獲得金屬玻璃塊體材料(尺度大于1mm)，為金屬玻璃的應(yīng)用展示了令人鼓舞的前景。在過去的十多年里，塊體金屬玻璃(BMG)作為新一類金屬材料引起了世界上眾多科學(xué)家的研究興趣，新的研究成果如雨后春筍不斷涌現(xiàn)。發(fā)展低成本、無害性、以常用工程金屬(如鐵、銅、鋁、鎂、鈦等)作為主元素的塊體金屬玻璃迅速成為研究的焦點。顯然，這也是擁有材料較終實用化知識產(chǎn)權(quán)的制高點。