新型非晶合金的強韌秘訣：大部分非晶 但不是全部

材料牛注：研究者們通過加熱和快速冷卻的方法制備了一種新的非晶合金，其具有高彈性、高硬度等，在現實生活中具有極大的應用前景。

工程師們創造了一種具有非一般的化學結構的新材料，它非常堅硬并富有彈性。

該材料可以承受重壓而不變形 ——即使壓力超過其彈性極限，它也不會斷裂，而是保留其大部分原始強度。這使得它在鉆頭、防彈衣、抵抗流星的衛星外殼等很多方面具有極大的應用潛力。

來自南加州大學、加利佛尼亞圣地亞哥分校大學和加州理工學院的研究人員在Scientific Reports上公布了該材料的制備方法，即通過加熱粉末狀的鐵復合材料到630攝氏度（1166華氏度），然后進行快速冷。

“值得注意的是，新材料在重擊表現出良好的性能，這是非常鼓舞人心的，并且這應該會創造很多可研究的領域，”南加州大學維特比學院主要作者兼助理教授Veronica Eliasson說。

由于其非同一般的化學結構而擁有不均衡的強度、韌性和彈性，被稱為SAM2X5-630的新材料，可以承受任何“大塊非晶合金”（上世紀60年代被首次合成）的材料的沖擊。

典型的金屬和金屬合金在原子水平上具有有序的晶體結構。當金屬和金屬合金經受極端高溫，然后迅速冷卻形成大塊非晶合金，它們凝固時原子還保留著原來雜亂無章的狀態。

一般，非晶合金往往是堅固的、抗劃傷、很難斷裂且具有高彈性。一種市售的鋯系BMG強度是鈦的兩倍。

讓SAM2X5-630脫穎而出的是，它不完全是非晶——只是非晶居多。出于某種原因，制備它確切的時間和溫度只是多少有一些提示——這似乎是它獨特性的關鍵所在。完全相同的鐵復合材料經過略微不同的加熱和冷卻，可產生完全隨機排列的原子結構。

“它幾乎沒有內部結構，就像晶體，但你要看晶體微小的區域，”Eliasson說，“我們不知道為什么這些大塊非晶合金中少量的結晶區就可以在承受沖擊上起到重大的作用。”

1.5-1.8毫米厚的SAM2X5-630薄片的彈性極限（在不變形的條件下它可以承受的最大沖擊）范圍是11.76±1.26 GPA。

作為參考，不銹鋼的彈性極限是0.2?GPA，而碳化鎢（軍事裝甲使用的高強度陶瓷）的是4.5 GPA。這并不是說SAM2X5-630在已知材料中彈性極限最高；鉆石的彈性極限高達60 GPA，他們只是在許多實際應用中不實用。

該研究成果已經發表在Scientific Reports上?。

原文參考地址：New metallic glass bounces: The secret is to make it almost—but not quite—unstructured

感謝材料人編輯部王宇提供素材