刘爱成
一种新型“金属玻璃”日前在美国橡树岭国家实验室研制成功。这个在科学界引起轰动的成果，出自两名华裔科学家之手。
记者采访了该实验室负责这项研究的华裔科学家吕昭平先生。他详细介绍了这种新型非晶态钢材的元素和特性。
要了解“金属玻璃”，首先得了解什么是金属，什么是玻璃以及两者的差别。金属在从液态冷却凝固的过程中有确定的凝固点，原子按一定的规律排列，形成晶体；而玻璃从液态到固态是连续变动的，没有明确的分界线，即没有固定凝固点。因此，金属是一种典型的晶体材料，它的许多特性是由其内部晶体结构决定的；而玻璃却是一种非晶体材料，固态玻璃和液态玻璃内部原子呈无序排列。
1960年，美国科学家皮·杜威等首先发现某些液态贵金属合金（如金—硅合金）在冷却速度非常快的情况下，当金属内部的原子来不及“理顺”位置，仍处于无序状态时，便马上凝固了，成为非晶态金属。这些非晶态金属具有类似玻璃的某些结构特征，故称为“金属玻璃”。一开始，这种金属玻璃大都是很薄的带状材料，应用受到限制。20世纪80年代，随着“块体金属玻璃”的问世（直径达到毫米级），非晶态金属的应用才有所推广。
块体金属玻璃虽然是种难得的好材料，但它们主要是以锆或铂等作为主要元素机体，成本非常高。材料科学家们20年来一直在寻找便宜的大块金属玻璃，直到现在才取得突破性进展。目前他们研究出来的这代金属玻璃，以50％的铁，加上钼、钇、锰、碳、硼、铬和钴等化学元素，混合而成。其突破在于：首先是在技术上，合金的玻璃形成能力大为增强。与过去相比，钇的加入使材料形成非晶态能力大大增强，合金材料的冷却速度放慢了许多；其次，合成材料用的铁等其他元素都比较便宜，所以成本较低；三是产品的尺寸比过去大，过去金属玻璃棒直径只能以毫米计算，现在可以达到1．2厘米。更主要的是，通过他们对此种非晶态合金形成机理的详细研究，人们对此类材料的制备、形成能力以及所涉及的凝固过程都有了进一步的认识。这种新型金属玻璃最主要特点和优势是：硬度是常规钢材的两倍；由于它内在组合没有缝隙，所以有很强的抗腐蚀能力，不变质，重量轻；在一定的温度下有很高的柔性，它可以像泥巴一样，任你怎么捏都可以，但完全冷却后又非常坚硬。其不足之处是韧性不够理想。
对于此类材料的用途，吕昭平认为非常广泛。由于它的超常坚硬，在军事上可以用于制造枪炮子弹、导弹和装甲车等。在体育上，适合于许多体育用品。比如用在高尔夫球杆上，就可以有更大的反弹力，使球能打得很远。它也可以用在电脑和手机的外壳上，轻便、美观、坚硬。它的性能和特点更为许多珠宝商带来商机。总之，它的用途不胜枚举。
《人民日报》 (2004年10月19日 第七版)-《人民日报》
