Amorphous metals, or metallic glasses, are alloys with a disordered, non-crystalline atomic structure, similar to that of common glass. This is achieved by cooling the molten alloy at extremely high rates (e.g., [latex]10^6[/latex] K/s), preventing the atoms from organizing into a regular crystal lattice. Lacking grain boundaries, they exhibit unique properties like high strength, elasticity, and 耐腐蚀性.
非晶态金属的形成需要在凝固过程中绕过结晶过程。每种液体在冷却时都会 热力学 driving force to crystallize, but this process takes time for atoms to arrange themselves. By cooling the molten alloy faster than this critical rate, the liquid’s disordered structure is ‘frozen’ into the solid state. The first amorphous alloy, Au₇₅Si₂₅, was produced by Pol Duwez’s team using a ‘gun technique’ to propel a molten droplet onto a cold copper substrate, achieving the necessary rapid quenching.
一个重大挑战是限制使用非常薄的带状物或箔状物，因为无法从较厚的部分足够快地提取热量。这 引领 块体金属玻璃 (BMG) 的开发。BMG 是多组分合金（通常包含 3 种或更多元素），原子尺寸失配较大，这会阻碍结晶过程并显著降低所需的临界冷却速率，从而能够铸造出几厘米厚的部件。与通过位错运动发生塑性变形的晶体金属不同，金属玻璃会在更高的应变下发生弹性变形。一旦超过其弹性极限，变形就会局限于称为剪切带的狭窄区域，通常会导致灾难性的失效，整体延展性几乎丧失。这种兼具极高强度和有限韧性的金属是目前正在研究的一个关键领域。
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