工程师创造了坚固而有弹性的金属玻璃

使用透射电子显微镜获得的非晶态金属结晶程度不同的图像

从南加州大学的工程师那里得到了一种新型的金属玻璃，其特征是增加了弹性。这种材料似乎具有不相容的特性-硬度，强度和弹性。该材料的技术名称为SAM2X5-630，具有所有已知金属玻璃中最高的耐冲击性。

金属玻璃或非晶态金属是具有非晶态结构的一类金属固体。与具有晶体结构的金属不同，非晶态金属类似于过冷熔体的原子结构。


用新的金属玻璃制成的球从普通钢向左和向右跳，这种

材料能够承受强烈的冲击，虽然不会破碎或破裂，但会恢复其原始形状。它的使用潜力几乎是无限的-从演习和防弹衣到植入物，以加强骨骼和保护太空卫星。

通常，通过加热到630°C，然后非常快速（每秒级数）冷却来获得非晶态金属。通过加热基于铁的粉末组合物（Fe _49.7 Cr _17.7 Mn _1.9 Mo _7.4 W _1.6 B _15.2 C _3.8 Si _2.4）获得材料SAM2X5-630 。

金属的独特性能来自成功找到加热温度和冷却速率的组合-这些条件是获得的成分所经历的条件导致形成弱表达的晶体结构的局部焦点。其他加热或冷却条件会导致具有原子无规排列的完全非晶态金属。

维特比大学工程学院助理教授，主要作者维罗妮卡·埃里亚森说：“它几乎没有内部结构，并且在其中类似于玻璃，但是有结晶的区域。” “我们仍然不知道为什么金属玻璃中的少量结晶区域会导致如此强烈的冲击反应差异。”

对于SAM2X5-630，在12 GPa的范围内确定了Hugoniot的动态弹性极限（材料承受的最大冲击而不会发生不可逆的变形）。对于不锈钢，该数字为0.2 GPa，对于碳化钨（用于制造坚固的工具和穿甲弹的子弹芯）-4.5 GPa，对于金刚石-最高60 GPa。

非晶态金属的研究始于1960年在加利福尼亚理工学院-一群科学家获得了第一块金属玻璃Au ₇₅ Si ₂₅。从那时起，已经获得了许多具有令人感兴趣的特性的类似材料，但是由于它们的高成本，到目前为止，它们的实际应用范围还不能广。

例如最近在日本收到的Ti ₄₀ Cu ₃₆ Pd ₁₄ Zr ₁₀具有非致癌性，比钛强三倍，略有磨损，不会形成具有摩擦力的粉末，并且在纵向弹性模量上几乎与人体骨骼相吻合-有潜力将其用作出色的人工关节替代物。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN392699/