Metallic Glass

October 2, 2009

上上個學期的工程材料里邊學的主要是晶體材料特性,感謝考試,令我忘記了所有晶體缺陷帶來的所有性能缺陷的成因—-我的意思是說如果不考試的話我還會記得. 總之當我看到這項關于金屬玻璃的實驗時,有試圖回憶學過的內容,結果頭痛欲裂,其狀甚慘

但是我論如何我知道材料真的很好玩. 痛恨晶體不要緊,我愛死非晶體材料啦!

1960年有個叫Duwezgeek”10^6k/s的急冷速率從An-Si合金熔體中制備出了非晶態合金”, 也就是metallic
glass.”
由于內部原子排列的無序性,它具有均勻,各向同性的結構特征,從而消除了晶態金屬中因存在晶界和位錯等缺陷對材料性能的不利影響”.結果不是一般的好,高強度,低模量,耐腐蝕.我們背過的晶體材料的彈性應變一般是0.2%,然而非晶體竟然可以達到2%!!以前白薇說晶體中的晶界使得材料硬度增大,可是韌性,強度降低.這是我痛苦的源泉. 現在可好了,金屬玻璃沒缺陷,什么亂七八糟的可是都沒了

可是機械性能強大,加工性能很弱.受到應力時,不知道為什么會形成shear transformation zone,應力加大可是STZ擴展導致災難性脆性斷裂”.而這個STZ正是應力高度集中區,是造成斷裂的罪魁禍首,厚度約為10nm.我的思維一直被局限于此,好像克服不了剪切帶就沒辦法利用這種材料了.不過科學家叔叔真是太聰明了!他們提出疑問說:”那么如果金屬玻璃的樣品尺寸接近STZ的厚度,是否會表現出不同于宏觀樣品的形變行為呢?”

然后做實驗.試樣100nm.

聚焦粒子束切割啦,逐漸減小離子束流以避免晶化啦等等,都是細節問題.隨后就是在親切不過的拉伸試驗o/結果表明原位拉伸中(不知什么是原位拉伸,還有草莓味的嗎?)單相金屬玻璃拉伸塑形良好,均勻延伸率δ=15%,超過后形成剪切帶,即使這樣形變也依然穩定可控!在觀賞一下視頻截圖,竟然還有樣品表面加工凹槽處的頸縮效應類!

再重新品味一邊這個實驗,本身步驟沒什么特別之處,大不了又一項拉伸試驗,但其中的選材,加工還有各種技術細節改進都是比較精巧的.尤其是想到在微觀尺度進行研究,看來納米思維已經餓鬼附身了,這些科學家叔叔這輩子都逃不掉了哈

其他印象深刻的實驗還包括清華化學系力亞棟的Monodisperse Nanocrystals: Synthesis, Assembly
and Construction of Mesoporous Materials.
利用物質相界面轉移與分離制備單分散納米晶,然后利用這個低成本方法取得人造原子搭建介孔材料.

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