大塊非晶合金的應(yīng)用
基于非晶獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，及高效的制備工藝和廣闊的應(yīng)用前景，自誕生以來就一直受到廣泛重視，人們也逐漸加大了對(duì)其應(yīng)用技術(shù)的研究，短短的幾十年，塊體非晶已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以預(yù)見，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。目前非晶主要用作模具材料、切削工具材料、電極材料、耐腐蝕材料、儲(chǔ)氫材料、運(yùn)動(dòng)器材材料、軟磁材料等，其在汽車工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、運(yùn)動(dòng)器材乃至國(guó)防軍事上已經(jīng)表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
由于大塊非晶合金可在熔融液體中直接形成，因而在過冷液相區(qū)具有超塑成形能力，容易加工成不同的形狀，現(xiàn)已用來制作微型模具，也可以進(jìn)行微型零件的成型，以及具有復(fù)雜形狀的零件的近終成形。大塊非晶具有高的彈性極限和低的楊氏模量，相對(duì)于晶態(tài)材料而言，大塊非晶合金具有更好的彈性。用大塊zr基非晶制作的高爾夫球頭，由于沒有晶界、位錯(cuò)等缺陷，在受到?jīng)_擊時(shí)能量損失很少，可以把更多的能量傳遞給球，將球擊得更遠(yuǎn)，同時(shí)球與桿作用的時(shí)間加長(zhǎng)，有利于對(duì)球的控制。目前在美國(guó)市場(chǎng)上已有這種高爾夫球桿出售。
在物理性質(zhì)方面的應(yīng)用主要是基于其卓越的軟磁性。這是由于與傳統(tǒng)的晶態(tài)合金磁性材料相比，由于其原子排列無序，沒有晶體的各向異性，電阻率高，具有高的磁導(dǎo)率。由于非晶能減少渦流，因而可以應(yīng)用在高頻設(shè)備中，現(xiàn)代工業(yè)多用它制造配電變壓器，具有顯著的節(jié)能效果。非晶態(tài)合金鐵芯還廣泛地應(yīng)用在各種高頻功率器件、傳感器、高耐磨音頻視頻磁頭和高頻逆變焊機(jī)上，這使得電源工作頻率和效率大大提高，焊機(jī)的體積成倍減小。目前，一種體積小、重量輕的非晶態(tài)軟磁材料以損耗低、導(dǎo)磁高的優(yōu)異特性正逐步代替一部分傳統(tǒng)的硅鋼、坡莫合金和鐵氧體材料，成為目前越來越引人注目的新型功能材料之一。專家預(yù)計(jì)，到2050年，全球的能源消耗將會(huì)是目前消費(fèi)水平的3倍。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力供應(yīng)的不匹配，電力短缺代價(jià)也越來越大。因此急需新的技術(shù)來提高電力供應(yīng)的靈活性，改變當(dāng)前電網(wǎng)能源利用率低，發(fā)電、傳輸、使用過程都存在大量能量損失的現(xiàn)象。電力行業(yè)可以采取諸如使用非晶合金變壓器代替硅鋼配電與啟用需求響應(yīng)程序，增加電力需求側(cè)管理等解決辦法。
在化學(xué)性質(zhì)方面，非晶對(duì)某些化學(xué)反應(yīng)具有明顯的催化作用，可用作化工催化劑；某些非晶通過化學(xué)反應(yīng)可吸收和釋放出氫，可用作儲(chǔ)能材料。由于沒有晶粒，晶界等缺陷，非晶比晶態(tài)合金更加耐腐蝕，可作為腐蝕環(huán)境中應(yīng)用設(shè)備的首選材料。
大塊非晶的彈性模量約為鋼的一半，做復(fù)合裝甲的夾層可以延長(zhǎng)射彈與裝甲車的作用時(shí)間，減小沖擊；同時(shí)由于它的無定形的結(jié)構(gòu)，使破甲彈爆炸產(chǎn)生的噴流對(duì)裝甲車的沖擊得到分散，避免了晶體材料制備的裝甲車被擊中時(shí)產(chǎn)生的沿結(jié)晶結(jié)構(gòu)邊緣破裂。用這種強(qiáng)化的大塊非晶合金來做穿甲彈的彈芯，具有“自銳”效應(yīng)。普通的金屬射彈在沖擊力的作用下變成一種扁平的蘑菇狀，而大塊非晶射彈不同，相反沖擊力的作用會(huì)將它的四周撕裂開來，在它鉆進(jìn)物體的時(shí)候，實(shí)際上變得更加尖銳，大大提高了其摧毀力。另外，新型大塊非晶還具有類似于貧鈾合金的高絕熱剪切敏感性和更高的強(qiáng)度，這種特殊性能使得它適合于用來制造穿甲彈，因而已引起美國(guó)軍方的高度重視。據(jù)報(bào)道，美國(guó)軍方已經(jīng)與加州理工學(xué)院、約翰一霍普金斯大學(xué)及橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，研究大塊非晶穿甲彈從而代替現(xiàn)役的貧鈾穿甲彈。另外，大塊非晶還具有耐磨、抗疲勞、延展性優(yōu)良的性質(zhì)。最近制備出的輕型、抗輻照、高強(qiáng)度的大塊Ti基金屬玻璃在航天領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。
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