通過控制析晶 實現鐵基原位合成金屬玻璃復合材性能調控

加利福尼亞大學圣迭戈分校的研究團隊制備了一種擁有獨特化學結構的鐵基原位合成金屬玻璃復合材料，既有難以置信的硬度，同時彈性還很好。新材料可以抵御重擊而不變形，即使壓力超過了彈性極限也不會斷裂，反而強度基本不變。這種新材料或許在諸如士兵使用的防彈衣和衛星中防御流星沖擊的部件上。

鐵基塊體金屬玻璃，或者稱為非晶鋼，有很高的硬度，高于4Gpa以上的抗斷強度，良好的抗腐蝕性能和磁性能，并且與其他金屬玻璃相比，材料相對低廉。但是，大多數非晶鋼的韌性非常差，因此非常脆，限制了應用。而加利福尼亞大學圣迭戈分校的研究團隊的新發現或許可以改變這一現狀。

研究團隊研究了SAM2X5-600、SAM2X5-630兩種原位合成鐵基金屬玻璃基復合材料，其初始成份均為Fe49.7Cr17.7Mn1.9Mo7.4W1.6B15.2C3.8Si2.4。兩種樣品均采用放電等離子燒結，只是燒結溫度不同。SAM2X5-630燒結溫度是903K，而SAM2X5-600燒結溫度873K，低于結晶溫度。加熱速度均為500K/min。

測試結果發現，SAM2X5-600和SAM2X5-630的HEL分別為8-9Gpa和10-12.5Gpa，對應于彈性應變3%和4%。SAM2X5-630的HEL幾乎是之前見諸報道的金屬玻璃的1.5倍（后者不超過7Gpa）。

而XRD圖譜顯示，SAM2X5-600（圖a)是非晶的，而SAM2X5-630 (圖b) 部分區域含有納米晶。

不同結晶度的非晶合金的TEM圖片

研究團隊負責人Eliasson 介紹，“新材料與玻璃很相似，但是你可以發現有非常小部分的結晶區域。我們也不知道為什么如此少量的結晶區可以讓塊體金屬玻璃的抗沖擊性能變化這么大。”

據此，研究團隊認為控制結晶度或許是一種調節非晶合金材料性能的方法。而這種原位合成增強金屬玻璃復合材料或許是應用于高強度領域的理想材料。

該研究成果已經發表在Scientific Reports上?。

本文參考網址：新型非晶合金的強韌秘訣：大部分非晶 但不是全部

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