非晶合金——通过调制材料的“序”或者“熵”来获得的新材料


       非晶材料是采用现代冶金快速凝固技术和设计理念开发出的新型金属合金材料。它是一类没有长程结构序的物态,经典的固体物理和材料科学的范式和理论基本不能用于理解和描述的金属材料。非晶合金材料中原子的强关联作用导致这类材料有极端和奇异的宏观物理性质,如玻璃转变、优异力学性能(接近理论极限的强度),抗腐蚀等化学性能、流变局域化、复杂的动力学行为等。这类材料的出现对传统金属物理和材料理论框架提出了挑战。因此,非晶合金一直是材料科学和技术研究的前沿课题。近年来开发出的块体非晶合金材料在强度、硬度、韧性、超塑性成型、软磁、耐磨、耐腐蚀、抗辐照等方面具有显著优于常规金属材料的特质,在高技术、国防、信息和能源领域等方面的有重要应用前景。非晶态合金材料也揭开了非晶物理研究的全新篇章。

       另一方面,非晶材料的探索方式也不同于传统探索材料的方法。传统探索新材料的方法主要是通过改变和调制化学成分,调制结构及物相、调制结构缺陷来获得新材料。而非晶材料则是通过调制材料的“序”或者“熵”来获得的新材料。如非晶合金就是典型通过快速凝固或者多组元不同元素的混合,引入“结构无序”而获得的高性能合金材料。通过改变和调制“化学序”也可获得性能独特的新材料,无序高熵合金就是近年来采用多组元混合引入“化学无序”获得的新型材料。这种通过调制材料的构型“序”或者“熵”的方法将会导致更多类似非晶新材料的发现,其基本的物理机制更值得关注和深入研究。


本文选摘《钢铁研究学报英文版(非晶材料专刊)》序言 有删减  题目为编者制作

作者:中国科学院物理研究所 汪卫华    



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