非晶合金材料發(fā)展趨勢及啟示

汪衛(wèi)華

1 松山湖材料實驗室 東莞 523808

2 中國科學(xué)院物理研究所 北京 100190

金屬材料與人類萬年文明發(fā)展史息息相關(guān)，金屬材料的開發(fā)和使用，往往成為劃分人類不同文明時代的里程碑，如青銅時代、鐵器時代、鋼鐵時代等。每次金屬材料的發(fā)展都會極大地推動人類社會文明和生產(chǎn)力的巨大進(jìn)步。非晶合金是近幾十年來通過現(xiàn)代冶金新技術(shù)——快速凝固技術(shù)和熵調(diào)控理念——抑制合金熔體原子的結(jié)晶，保持和調(diào)控熔體無序結(jié)構(gòu)特征而得到的一類新型金屬材料，也稱金屬玻璃，或液態(tài)金屬[1]。這種材料是通過調(diào)制材料結(jié)構(gòu)“序”或“熵”這一全新途徑和理念而合成的，兼具玻璃、金屬、固體、液體等物質(zhì)特性的新金屬材料[2]；其顛覆了傳統(tǒng)金屬材料從成分和缺陷出發(fā)設(shè)計和制備的思路（圖 1），突破金屬材料原子結(jié)構(gòu)有序的固有概念，把金屬材料的強度、韌性、彈性、抗腐蝕、抗輻照等性能指標(biāo)提升到前所未有的高度，改變了古老金屬結(jié)構(gòu)材料的面貌。非晶、高熵等無序合金在基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用中已表現(xiàn)出重要意義和戰(zhàn)略價值，在能源、信息、環(huán)保節(jié)能、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生和國防等高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著愈加重要作用。無序合金領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究將繼續(xù)推動材料科技革命和對材料行為的更深入理解，并能產(chǎn)生新的材料設(shè)備和系統(tǒng)。

圖1 非晶合金等無序材料探索途徑和傳統(tǒng)晶態(tài)材料探索途徑的比較[2]Figure 1 Comparison of exploring approaches between disordered amorphous and traditional crystalline materials[2]

1 非晶合金材料的研發(fā)態(tài)勢及進(jìn)展

1.1 非晶合金研發(fā)態(tài)勢

非晶合金材料的研發(fā)出現(xiàn)過 4 次高峰，已研發(fā)出鐵、銅、鋯和稀土基等近百種非晶合金體系。……