【正文】 見(jiàn)，大塊非晶合金作為一種性能優(yōu)異的工程材料必將獲得廣泛應(yīng)用。由于其具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短的特點(diǎn)，能夠快速固結(jié)粉末制備致密的塊體材料，因此 SPS 技術(shù)可以應(yīng)用于制備需要抑制晶化形核的非晶。 SPS 是利用外加脈沖強(qiáng)電流形成的電場(chǎng)清除粉末顆粒表面氧化物和吸附的氣體，并活化粉末顆粒表面，提高顆粒表面的擴(kuò)散能力，再在外加壓力下利用強(qiáng)電流短時(shí)加熱粉體進(jìn)行快速燒結(jié)致密化，其消耗的電能僅為傳統(tǒng)燒結(jié)工藝的 1／ 5～ 1／ 3。由于 爆炸焊接具有結(jié)合力大、熱影響區(qū)域小的優(yōu)點(diǎn)，因此焊合過(guò)程中不會(huì)發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變。如果沖擊點(diǎn)的速度小于復(fù)合帶中的聲速，那么在動(dòng)板下表面將形成一股凈化射流。日新制鋼公司用此法制造了厚度達(dá)原始薄帶100倍以上的高密度塊狀結(jié)合體。另外，粉末固結(jié)成形法經(jīng)常使非晶特性受到損害，性能較差。 由于粉末固結(jié)成形法可以制備大尺寸的非晶 ，還可以進(jìn)行大量制備，是一種極有前途的制備大塊非晶的方法，原則上講粉末固結(jié)成形法也是有效的，但實(shí)際上存在不少問(wèn)題，比如若過(guò)冷溫度區(qū)間較窄，獲得非晶粉末完全彌合而不發(fā)生晶化的玻璃態(tài)是很困難的，所以該工藝的關(guān)鍵還是要尋找具有較大過(guò)冷溫度區(qū)間的合金系列，目前主要集中在對(duì) Zr 基和 Al 基合金的研究上。將獲得的非晶粉末收集起來(lái)過(guò)篩，篩掉較大粒度的可能發(fā)生晶化的顆粒。 采用固結(jié)成形法制備大塊非晶合金的首要條件是合金在加熱時(shí)存在一個(gè)較寬的過(guò)冷溫度區(qū)△ T ，對(duì)于 高非晶形成能力的合金而言，其低的非晶形成臨界冷速使之具有更小的晶化驅(qū)動(dòng)力，因而在過(guò)冷度區(qū)間有更高的熱穩(wěn)定性。 固結(jié)成形法 目前，大塊非晶主要是通過(guò)將液態(tài)金屬迅速冷卻制備的，但是這種方法只能應(yīng)用在那些高非晶形成能力的合金體系中，并且樣品的尺寸受到很大的限制。吸鑄的優(yōu)點(diǎn)是，采用高頻或中頻感應(yīng)加熱，合金熔化速度快，電磁攪拌使合金成分更加均勻，加上熔煉數(shù)次，臨界冷卻速度將明顯下降，這是因?yàn)榉磸?fù)熔煉提高了熔體純度，消除了非均質(zhì) 形核點(diǎn)，同時(shí)還適合于大尺寸樣品的制備。的負(fù)壓，在壓力差△ P＝ P1 +P。采用電弧加熱將母合金熔化，整個(gè)裝置放在一個(gè)密閉的真空系統(tǒng)中。這種原理很簡(jiǎn)單，設(shè)備共分為 6個(gè)部分： (1)真空系統(tǒng)； (2)壓力系統(tǒng)； (3)感應(yīng)電源加熱系統(tǒng)； (4)噴射系統(tǒng)； (5)測(cè)溫系統(tǒng)； (6)模具成形系統(tǒng)。這種方法在制備高熔點(diǎn)的非晶合金方面具有其它方法所不能比擬的優(yōu)勢(shì)。 一些高效率、低成本的成型方法和一些新的成型工藝都可用于制備大體積非晶，下面以吸鑄法和非晶粉末固結(jié)成形法為例進(jìn)行介紹。 在制備大塊非晶過(guò)程中，關(guān)鍵是減少非均質(zhì)形核，因而各種制備方法都有以下兩個(gè)共同特征： (1)對(duì)合金母材反復(fù)熔煉，以提高熔體的純度，消除非均質(zhì)形核點(diǎn)。它主要利用多組元合金體系的過(guò)冷液相穩(wěn)定性高并具有粘滯流動(dòng)性好的特點(diǎn)，如非晶粉末固結(jié)成形法、高壓鑄造法。 大塊非晶合金具有很強(qiáng)的非晶形成能力，突破了傳統(tǒng)非晶合金的制造上需要高的冷卻速率的工藝限制，在較低的冷卻速率下就可以形成較大體積 。 1984 年 Kui． H． W 和 D． Turnbull 等人通過(guò)B2O3溶劑包裹的方法獲得尺寸接近 10rmn的大塊 Pd— Ni— P 非晶合金。 專(zhuān)家建議，我國(guó)政府應(yīng)當(dāng)不失時(shí)機(jī)地組織優(yōu)秀的科學(xué) 家和企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，解決應(yīng)用研究中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，力爭(zhēng)在 2－ 3個(gè)合金體系的實(shí)際應(yīng)用研究方面取得突破，形成整套的工藝技術(shù)成果，早日將這種性能優(yōu)異的新金屬材料產(chǎn)業(yè)化，將科學(xué)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。與會(huì)專(zhuān)家一致認(rèn)為，我國(guó)目前在該領(lǐng)域已形成了具有國(guó)際水平的研究隊(duì)伍，聚集了一批優(yōu)秀的青年科學(xué)家，并取得了一批重要的科研成果。通過(guò)斷裂面特征的研究可能為尋找非晶合金韌化途徑提供重要幫助。晶態(tài)金屬合金的組織一結(jié)構(gòu)一性能間有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，而非晶態(tài)合金中這種關(guān)聯(lián)性尚未建立，其根本原因是非晶合金脆性或韌性的原子尺度微觀機(jī)制尚未了解。 非晶合金形變和斷裂研究中的一個(gè)核心問(wèn)題是剪切帶的形成與演化機(jī)理及其能量耗散機(jī)制。就非晶形成過(guò)程而言，在非晶態(tài)結(jié)構(gòu)形成前存在各種競(jìng)爭(zhēng)，非晶合金本身可以認(rèn)為是一個(gè)結(jié)晶被阻礙的結(jié)晶過(guò)程終止態(tài)或未完成態(tài)，非晶形成的動(dòng)態(tài)過(guò)程盡管十分復(fù)雜，但開(kāi)展相關(guān)研究十分必要。 非晶形成能力與設(shè)計(jì)是非晶合金材料研究中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。過(guò)去幾十年的研究工作對(duì)非晶合金的三維原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和描述還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這在很大程度上限制了人們對(duì)其動(dòng)力學(xué)和力學(xué)性質(zhì)以及玻璃形成和玻璃轉(zhuǎn)變的認(rèn)識(shí)和理解。但是，玻璃形成能力與形成理論、原子尺度的結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)缺陷類(lèi)型和表征方式、非 均勻形變與脆性斷裂、剪切帶的萌生與滑移擴(kuò)展、制備過(guò)程中的結(jié)構(gòu)與流變特性可控制性等仍是材料科學(xué)與物理研究的重大挑戰(zhàn)性問(wèn)題。 當(dāng)前非晶合金研究應(yīng)把握的關(guān)鍵問(wèn)題 2021年 4 月 14— 16 日，香山科學(xué)會(huì)議在北京召開(kāi)了以“非晶合金材料與物理”為主題的第 347次學(xué)術(shù)討論會(huì)。合金系列涉及到過(guò)渡金屬一類(lèi)金屬系、鋯基、鉬基、鎂基等，研究方法覆蓋了從模鑄法到水淬、粉末冶金、區(qū)域熔煉等多種方法。非晶合金的熱力學(xué)結(jié)構(gòu)弛豫。 Nd。山東大學(xué)郭晶等人采用真空回轉(zhuǎn)振動(dòng)式高溫熔體粘度儀測(cè)量了 Gd基大塊非晶形成合金過(guò)熱液體的粘度，并計(jì)算得到過(guò)熱液體脆性參數(shù)；北京科技大學(xué)惠希東等人對(duì) Zr基非晶的原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，重點(diǎn)討論了玻璃結(jié)構(gòu)中的短程與中程有序結(jié)構(gòu)，張勇等人研究了合金化對(duì)大塊非晶合金及高熵合金的組織與性能的影響；大連理工大學(xué)程旭等人利用團(tuán)簇線(xiàn)和微合金化方法研究了 Fe— B— Y— Nb 四元合金體系中塊體非晶合金的形成；燕山大學(xué)徐濤等人通過(guò)原位 x射線(xiàn)衍射測(cè)量結(jié)構(gòu)參數(shù)方法，研究了 Fe 。 中國(guó)科學(xué)院物理研究所汪衛(wèi)華研究組在非晶方面的研究近年來(lái)取得了重大進(jìn)展，其主要工作集中在稀土基非晶的制備和力學(xué)性能的研究上；中國(guó)科學(xué)院金屬研究所張哲峰等人主要研究不同非晶材料的拉伸和壓縮變形與斷裂特征，還總結(jié)了不同非晶材料在拉伸和壓縮及斷裂時(shí)的不對(duì)稱(chēng)性；清華大學(xué)姚可夫等人采用玻璃包覆提純技術(shù)和水淬及空冷方法制備了 Pd— Si二元非晶球形樣品；西安交通大學(xué)張臨財(cái)?shù)热擞懻摿说诙鄬?duì) Zr基非晶復(fù)合材料力學(xué)性能的影響；哈爾濱工業(yè)大學(xué)黃永江等人研究了 Ti 4 2_ Zr ． Cu 。 近年來(lái)，在非晶的研究領(lǐng)域中，中國(guó)科學(xué)家已成為該領(lǐng)域的一支重要力量，國(guó)內(nèi)許多研究組一直在從事非晶以及相關(guān)物理問(wèn)題的研究，在結(jié)構(gòu)、物性、制備、應(yīng)用研究等方面有較雄厚的實(shí)力?！熬盼濉逼陂g，組建 了“國(guó)家非晶微晶合金工程技術(shù)研究中心”，建立了“千噸級(jí)非晶帶材生產(chǎn)線(xiàn)”，非晶態(tài)合金的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程大