通过控制析晶 实现铁基原位合成金属玻璃复合材性能调控

加利福尼亚大学圣迭戈分校的研究团队制备了一种拥有独特化学结构的铁基原位合成金属玻璃复合材料，既有难以置信的硬度，同时弹性还很好。新材料可以抵御重击而不变形，即使压力超过了弹性极限也不会断裂，反而强度基本不变。这种新材料或许在诸如士兵使用的防弹衣和卫星中防御流星冲击的部件上。

铁基块体金属玻璃，或者称为非晶钢，有很高的硬度，高于4Gpa以上的抗断强度，良好的抗腐蚀性能和磁性能，并且与其他金属玻璃相比，材料相对低廉。但是，大多数非晶钢的韧性非常差，因此非常脆，限制了应用。而加利福尼亚大学圣迭戈分校的研究团队的新发现或许可以改变这一现状。

研究团队研究了SAM2X5-600、SAM2X5-630两种原位合成铁基金属玻璃基复合材料，其初始成份均为Fe49.7Cr17.7Mn1.9Mo7.4W1.6B15.2C3.8Si2.4。两种样品均采用放电等离子烧结，只是烧结温度不同。SAM2X5-630烧结温度是903K，而SAM2X5-600烧结温度873K，低于结晶温度。加热速度均为500K/min。

测试结果发现，SAM2X5-600和SAM2X5-630的HEL分别为8-9Gpa和10-12.5Gpa，对应于弹性应变3%和4%。SAM2X5-630的HEL几乎是之前见诸报道的金属玻璃的1.5倍（后者不超过7Gpa）。

而XRD图谱显示，SAM2X5-600（图a)是非晶的，而SAM2X5-630 (图b) 部分区域含有纳米晶。

不同结晶度的非晶合金的TEM图片

研究团队负责人Eliasson 介绍，“新材料与玻璃很相似，但是你可以发现有非常小部分的结晶区域。我们也不知道为什么如此少量的结晶区可以让块体金属玻璃的抗冲击性能变化这么大。”

据此，研究团队认为控制结晶度或许是一种调节非晶合金材料性能的方法。而这种原位合成增强金属玻璃复合材料或许是应用于高强度领域的理想材料。

该研究成果已经发表在Scientific Reports上。

本文参考网址：新型非晶合金的强韧秘诀：大部分非晶 但不是全部

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