寻找金属玻璃元素不再大海捞针,新方法不仅更快且更精确

材料内参 2021-11-06

金属玻璃

650 字丨阅读本文需 2 分钟

金属玻璃正在被开发用于广泛的应用。这种相对较新的材料比最好的金属更坚固,但具有塑料的柔韧性。

然而,事实证明,找到合适的元素来制造金属玻璃是一项耗时的任务。包括机械工程与材料科学教授 Jan Schroers 在内的一组研究人员设计了一种方法来显着减少所需

金属玻璃的特性归功于其独特的原子结构:当金属玻璃从液体冷却到固体时,它们的原子会随机排列,并且不会像传统金属那样结晶。但是玻璃形成能力(GFA)——即金属或合金变成玻璃的难易程度——很复杂,而且知之甚少。并且试图量化材料的 GFA 在实验上进行了精心设计,并且在计算上具有挑战性。因此,仅在少数合金中发现了理想的性能组合,目前金属玻璃的使用仅限于高度专业化的应用。为了释放它们的潜力,必须对更广泛的合金进行表征。

研究人员团队设计了一种方法,该方法需要花费大量时间和反复试验。他们发现,通过传统的 X 射线衍射,他们可以计算出合金转化为玻璃的难易程度。在这项研究中,他们处理了来自 12 种合金系统的大约 5,700 个 X 射线衍射图——数量和质量都达到前所未有的实验数据。

我们可以从 X 射线衍射图中提取有关玻璃的信息,这非常容易测量,Schroers 说,过去,人们只能判断材料是否为玻璃。现在我们可以通过查看第一个峰的宽度来区分玻璃。这个宽度告诉我们形成玻璃有多容易。

从实用的角度来看,这意味着寻找新金属玻璃所需的时间显着减少。使用传统方法,确定一种材料是否比另一种材料制成的玻璃更好,需要一个“非常非常精细”的过程。

“现在你做一次 X 射线衍射,你就知道玻璃有多好,”他说。“有成千上万种不同的晶体,我们可以区分每一种并描述其特性。现在我们有机会区分玻璃。不太像晶体,但是通过光谱,我们可以得出关于玻璃的结论形成能力——因此我们有一个易于测量的属性结构特征。”

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