自从1959年,美国加州理工∴学院Duwez教授研究组发现快速冷却(冷却速率在106K/秒量级)的金-硅二元合金熔体可形成玻璃态(也称非晶态)结构以来,人类对金属玻☆璃的研究已经历了四十多年的历史。金属玻璃的结构在原子尺度上不同于普通的多晶体金属材料,而是类似于液态金属,原子排列没有周期性长程有序,仅为短程有序,亦没有位错、晶界等晶体材料中常见的点阵缺陷。从原理上说,如果能够使合金熔体冷却过程中的结晶受到抑制,将其过冷至玻璃转变温度以下,过冷液体☆便因粘度突变而冻结为液态结构的“金属玻璃”固体。
与人们常见的多晶体金属材料相比,金属玻璃具有高强度、高硬度、高弹性极限、耐腐蚀、耐磨损等优异性能。进入二十√世纪90年代,人们相继发现一些钯、锆、镧合金在102K/秒的速率下冷却即可形成金属玻〖璃,采用普通的铸造技术便可获得金属玻璃块体材料,为金属玻璃的应用展示了令人鼓舞的前景。合金的玻璃形成能力直接依赖于合金成分。玻璃形成能●力越强,所需的临界冷却ω 速率越低,块体材料的临界尺寸越大,越有利于工业化生产与广泛的应用。在过去的十年里,块体金属ξ玻璃的研究引起了世界上众多科学』家的兴趣,新的研究成果如雨后春笋不断涌现。发展低○成本、易于铸造成为大尺寸块体材料的新型合金始终是最受关注的目标,同时也是拥有材料最终实用化知识产权的关键。
1991年,日本东ζ 北大学井上明久研究组在“镁、铜、钇” 三元合金中首次发现可采用铜模浇铸形成直径4毫米金属玻璃圆棒的合金。此后的研究使玻璃形成能力更好的镁合金不断推◥出,形成金属玻璃圆棒临界尺寸的纪录屡被刷新,竞争十分激烈。截止◤至今年6月,韩国科学家的结果跃居领先,所发现的镁合金玻璃直径达到14毫米(见J. Mater. Res. vol.20, 2005, p.1465)。同时,镁的价格低廉、可再生▓回收、无环境污染等优点,使镁基金属玻璃作为新一类轻质、高强度的减重材料为人们所关注。