研究者们通过加热和快速冷却的方法制备了一种新的非晶合金,其具有高弹性、高硬度等,在现实生活中具有极大的应用前景。

  工程师们创造了一种具有非一般的化学结构的新材料,它非常坚硬并富有弹性。

  该材料可以承受重压而不变形 --即使压力超过其弹性极限,它也不会断裂,而是保留其大部分原始强度。这使得它在钻头、防弹衣、抵抗流星的卫星外壳等很多方面具有极大的应用潜力。

  来自南加州大学、加利佛尼亚圣地亚哥分校大学和加州理工学院的研究人员在Scientific Reports上公布了该材料的制备方法,即通过加热粉末状的铁复合材料到630摄氏度(1166华氏度),然后进行快速冷。

  "值得注意的是,新材料在重击表现出良好的性能,这是非常鼓舞人心的,并且这应该会创造很多可研究的领域,"南加州大学维特比学院主要作者兼助理教授Veronica Eliasson说。

  由于其非同一般的化学结构而拥有不均衡的强度、韧性和弹性,被称为SAM2X5-630的新材料,可以承受任何"大块非晶合金"(上世纪60年代被首次合成)的材料的冲击。

  典型的金属和金属合金在原子水平上具有有序的晶体结构。当金属和金属合金经受极端高温,然后迅速冷却形成大块非晶合金,它们凝固时原子还保留着原来杂乱无章的状态。

  一般,非晶合金往往是坚固的、抗划伤、很难断裂且具有高弹性。一种市售的锆系BMG强度是钛的两倍。

  让SAM2X5-630脱颖而出的是,它不完全是非晶--只是非晶居多。出于某种原因,制备它确切的时间和温度只是多少有一些提示--这似乎是它独特性的关键所在。完全相同的铁复合材料经过略微不同的加热和冷却,可产生完全随机排列的原子结构。

  "它几乎没有内部结构,就像晶体,但你要看晶体微小的区域,"Eliasson说,"我们不知道为什么这些大块非晶合金中少量的结晶区就可以在承受冲击上起到重大的作用。"

  1.5-1.8毫米厚的SAM2X5-630薄片的弹性极限(在不变形的条件下它可以承受的最大冲击)范围是11.76±1.26 GPA。

  作为参考,不锈钢的弹性极限是0.2 GPA,而碳化钨(军事装甲使用的高强度陶瓷)的是4.5 GPA。这并不是说SAM2X5-630在已知材料中弹性极限最高;钻石的弹性极限高达60 GPA,他们只是在许多实际应用中不实用。

  该研究成果已经发表在Scientific Reports上
  原文参考地址:--New metallic glass bounces: The secret is to make it almostbut not quiteunstructured