德國薩爾州大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新的非晶態(tài)金屬鈦硫合金，這種合金也稱為金屬玻璃，其性能與常規(guī)鈦合金完全不同，特別適合用作航空航天的輕質(zhì)部件。這一成果獲得大學(xué)知識與技術(shù)轉(zhuǎn)化中心頒發(fā)的發(fā)明人獎。
材料研究類似于數(shù)以千計的拼圖游戲，如果沒有找到合適的開始部分，要想獲得完整的圖片就非常困難。薩爾州大學(xué)3名博士研究生亞歷山大·庫巴、貝內(nèi)迪克·博希特勒和奧利弗·格羅斯在導(dǎo)師拉爾夫·布希教授的指導(dǎo)下，經(jīng)過多年實驗，終于研制出一種強度非常高而又非常輕的合金。
與目前的無定形金屬材料相比，該合金具有許多優(yōu)點：原料來源豐富，主要由鈦和硫組成，與其他基于鋯、鈀或鉑非晶態(tài)金屬不同，鈦相對廉價，而且鈦硫合金不會像通常使用的鈹磷合金那樣有高毒性。
以往沒有人嘗試用硫磺來做合金，本研究率先選擇了硫作為不同金屬的混合物。博希特勒介紹說，他們首先發(fā)現(xiàn)了一種具有良好性能的含鈀和鎳的硫合金，然后又拿質(zhì)量更輕、更便宜的鈦做試驗。經(jīng)過約250次實驗，3人終于找到了鈦、硫和其他元素相互結(jié)合的最佳配比。尋找配方的過程非常復(fù)雜，一種元素用量1%的差異，對于一種合金是否具有所需特性起決定性作用。在相同重量下，新開發(fā)出的鈦硫合金強度大約是普通相同密度的鈦基金屬的兩倍。因此，它是生產(chǎn)更輕，更小部件的理想材料。
這種所謂金屬玻璃的生產(chǎn)工藝也相當(dāng)關(guān)鍵，因為材料熔體要在1100℃以上的高溫下被急速冷卻，這樣不會形成規(guī)則晶格的合金。熔體在不到一秒鐘內(nèi)冷卻，凝固的熔體呈現(xiàn)無序原子結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)狀態(tài)也被視為玻璃。混亂無序的結(jié)構(gòu)使得金屬玻璃的性能與傳統(tǒng)的相同原材料合金相當(dāng)不同，像鋼一樣堅固，但同時像塑料一樣具有彈性。
化學(xué)慧納米材料系列產(chǎn)品
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