在大多數(shù)人想到玻璃時(shí),玻璃板的概念便迅速躍人我們的腦海中。但在一定的條件下,金屬也能做成玻璃,例如:這種玻璃可作為電力變壓器和高爾夫球棍的理想材料。巴爾的摩港,約翰斯·霍普金斯(Johns Hopkins)大學(xué)研究員Todd C. Hufnagel正在研究一種生產(chǎn)超強(qiáng),富有彈性和磁性特點(diǎn)的金屬玻璃的方法。Hufnagel希望了解,金屬玻璃形成時(shí),發(fā)生溶化金屬冷卻成固體時(shí)的金相轉(zhuǎn)變。
對科學(xué)家來講,玻璃是任何能從液體冷卻成固體而無結(jié)晶的材料。大多數(shù)金屬冷卻時(shí)就結(jié)晶,原子排列成有規(guī)則的形式稱作品格。如果不發(fā)生結(jié)晶并且原子依然排列不規(guī)則,就形成金屬玻璃。
不象玻璃板,金屬玻璃不透明或者不發(fā)脆,它們罕見的原子結(jié)構(gòu)使它們有著特殊的機(jī)械特性及磁力特性。普通金屬由于它們品格的缺陷而容易變形或彎曲導(dǎo)致永久性地失形。對比之下,金屬玻璃在變形后更容易彈回至它的初始形狀。缺乏結(jié)晶的缺陷使得原鐵水的金屬玻璃成立有效的磁性材料。
在國家科學(xué)基金和美國軍隊(duì)研究總局的支助下,Hufnagel已建立了試驗(yàn)新合金的實(shí)驗(yàn)室。他試圖創(chuàng)建一種在高溫下將依然為固體并不結(jié)晶的合金金屬玻璃,使它能成為發(fā)動機(jī)零件有用的材料。該材料也可用于穿甲炮彈等軍事場合。不象大多數(shù)結(jié)晶金屬炮彈,在沖擊后從平的形狀變?yōu)槟⒐叫螤?,Hufnagel相信;金屬玻璃彈頭的各邊將轉(zhuǎn)向并給出最好穿透力的削尖射彈。
制造厚的、笨重形狀的金屬玻璃是困難的,因?yàn)榇蠖鄶?shù)金屬在冷卻時(shí)會突然出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象,制造玻璃,金屬必會變硬,因?yàn)槠犯癯尚螘r(shí)會改變,從純金屬—諸如銅、鎳去創(chuàng)建玻璃,它將以每秒鐘一萬億攝氏度的速率下冷卻。
在1950年,冶金學(xué)家學(xué)會了通過混入一定量的金屬一諸如鎳和鋯一去顯出結(jié)晶體。當(dāng)合金的薄層在每秒一百萬攝氏度的速率下冷卻時(shí),它們形成金屬玻璃。但因?yàn)橐笱杆倮鋮s,它們只能制造成很薄的條狀物、導(dǎo)線或粉末。
最近,科學(xué)家通過混合四到五種不同大小原子的元素,去形成諸如條狀的多種多樣的金屬玻璃。變化原子大小使它混合而形成玻璃從而變得更韌。這些新合金的用途之一是在商業(yè)上用來制造高爾夫球棍的頭。