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编译服务: 中科院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网 编译者: 冯瑞华 编译时间: Oct 19, 2021 点击量: 12

非晶合金(也称液态金属或者金属玻璃)是工信部重点支持的一种前沿新材料。因其优异的力学与理化性能(高强度、耐磨损、高弹性、耐腐蚀、优异生物相容性等),使得块体非晶合金在IT领域、机械装备、军工武器、航空航天等领域具有广阔的应用前景。然而,成型困难是制约其实际规模应用的世界难题(良品率、成型效率低下),厘米厚度非晶合金产品的工业化生产(非实验室小试)更是难上加难、鲜有报道。兴奋的是,经过十年坚定不移的研发,“江苏混沌新材料”公司创始团队在技术上另辟蹊径,经过数次技术迭代,成功实现了厘米厚度非晶合金产品的高良率、高效率、工业化批量生产。这项创新成果将极大地拓宽块体非晶合金产品的实际应用面,打破以往因产品尺寸做不大(厚度小于5mm)而导致应用受限的尴尬处境。

非晶合金作为金属材料却同时兼有玻璃、金属,固体和液体特性,因此非晶合金保持了金属材料的多项记录。比如:

01非晶合金是迄今为止发现的最强金属材料,其中最强的钴基非晶合金的强度达到创纪录的6000MPa;

02非晶合金是迄今为止发现的最强的穿甲材料;

03非晶合金是最耐蚀的金属材料,最理想的微、纳米加工材料之一。

这种性能独特的新材料已经发展成为今天航天、航空等高技术和高档手表、手机、手提电脑等时尚品争相选用的时尚材料。

下面我们通过三项性能比拼来更直观的了解这种神奇的金属材料。这三项性能比拼分别是耐腐蚀性比拼、耐磨性比拼以及弹性比拼。

第一项耐腐蚀性比拼,选手分别是具有良好耐腐蚀性的316不锈钢和非晶合金。首先我们将316不锈钢和非晶合金分别放置于20%的盐酸溶液中,然后观察两者在盐酸溶液中的被腐蚀情况,相关实验结果如图一所示。

从图一中我们可以观察到316不锈钢在20%的盐酸溶液中表面产生大量气泡,被腐蚀严重。与之形成鲜明对比,非晶合金则“悠然的”享受着酸浴,并未出现任何变化。为了加速腐蚀进程,我们将20%的盐酸溶液加热至50摄氏度。在这种情况下,316不锈钢很快被腐蚀殆尽,完全溶解于盐酸溶液中,而非晶合金始终保持其原貌。毫无疑问,在第一项耐腐蚀性比拼中非晶合金轻松胜出。

第二项耐磨性比拼,这次前来参加挑战的选手履历辉煌。正因其优异的耐磨性,它被加工成齿轮而服役于美国好奇号火星探测器,它就是高强度马氏体时效钢Vascomax C300。那么在耐磨性比拼中非晶合金能否再创辉煌,带着这个疑问让我们继续比赛。为了比赛的公平,高强度马氏体时效钢和某基体非晶合金采用同种机械加工方法加工成同等规格的齿轮,在相同的工况环境下进行齿轮啮合磨损实验,相关实验结果如图二所示。与某基体非晶制作的齿轮相比,由高强度马氏体时效钢制作的齿轮在相同测试条件下齿廓磨损严重且齿侧出现磨损缺口,齿面磨损面积更是达到11.3%,将近非晶合金齿轮齿面磨损面积的3倍。很遗憾,高强马氏体时效钢在耐磨性比拼中折戟沉沙,非晶合金再胜一局。

第三项是弹性比拼,终极比拼的选手分别是以良好弹性著称的钛合金和我们获得前两关冠军的非晶合金。同样的,为保证比赛的公平性,钛合金和非晶合金均在相同工艺条件下被加工成同等规格的圆片,然后从同等高度将相同尺寸的普通钢球落下砸在圆片上,通过观察钢球的弹跳高度及弹跳时间来衡量比拼双方的弹性。相关实验过程及结果如视频一所示。

经过三项性能比拼,毋庸置疑,非晶合金凭借其强悍的实力轻松击败对手获得冠军。

其实除上述展现的部分性能外,非晶合金还具有很宽的成分调制范围、过冷液相区(软化区)、遗传、记忆、软磁、大磁熵和蓄冷效应等独特性能。基于非晶合金的这些优点,非晶合金产业化的趋势正逐渐增强。在这方兴未艾之际,中外企业都在提前布局,争夺技术制高点。与国外相比,国内的非晶合金产业化虽起步较晚但发展迅猛,现已走在世界前列。即便如此,世界范围内能够工业化量产的非晶合金产品厚度普遍低于5毫米。虽然科学家在实验室能够成功制备出不同成分的厘米级厚度的非晶合金,但受限于非晶合金工业化技术的落后,仍不能批量供应大尺寸非晶合金产品,严重限制了非晶合金在各个行业的应用。

为了打破这种困境,江苏混沌新材料科技有限公司经过多年的技术创新和优化,首次工业化生产了厘米级的非晶合金产品,一举打破非晶合金在工业化应用中尺寸的限制壁垒,极大丰富了非晶合金的应用场景。下面就让我们通过一段视频来揭开厘米级非晶合金产品的庐山真面目。

 
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