项目概况 ：

        物质就其原子排列的方式而言可划分为晶态和非晶态两类。原子排列整齐有序的称为晶态，原子排列混乱无序的称为非晶态。已有的研究表明，原则上在合金由液态转变为固态过程中，有足够快的冷却速率，便能抑制结晶时的形核与长大，从而得到非晶态结构。在八十年代以前，对已知的合金体系而言，所需的临界冷却速率极快，约为106 K/s，因此限制了非晶合金某一维的临界尺寸只能小于50μm。通常，非晶合金制品的形态为带材、丝材或粉末。上世纪80年代末90年代初，由于在非晶形成合金的材料设计方法突破，人们能够用较常规的冷却技术合成制备出三维尺度都大于1 mm的金属非晶合金，非晶合金（又称金属玻璃）具有完全不同于晶体材料的无序结构，例如，没有晶体各向异性、晶界、析出相等，因此在物理、化学和力学等方面表现出许多晶态合金无法比拟的优异或独特的力学和物理性能。

      （一）性能和应用

      （1）力学特性：它的强度高相比一般金属玻璃具有更高的模量和很高的弹性形变极限、抗腐蚀、高绝热剪切敏感性及超塑性、好的生物兼容性，在的信息存储和生物与医学等领域有重要应用前景，如Zr基、Ti基和Co基非晶合金就是如此。这些材料还可用于制造航天飞行器用的特殊结构展开件。

      （2）功能特性：铁基等非晶材料具有优异的磁学性能，如作为软磁材料，其在很大的频率范围内具有高导磁率、低损耗及低矫顽力等易于磁化的优异软磁性能，因此非晶合金带材是各种变压器、电感器和传感器的理想铁芯材料。例如，非晶铁芯配电变压器的空载损耗比同容量的硅钢铁芯变压器降低60～80％。所以，从节能和环境保护的角度，非晶合金又被誉为绿色环保材料。稀土基金属玻璃不仅具有优异的软磁特性、磁敏和力敏特性（如Nd基、Pr基），多个体系（如Gd基、Dy基、Ho基和Er基）还具有优异的磁制冷效应等。这些非晶合金材料可以在电子、通讯和计算机、汽车制造等领域有作重要应用。

      （3）自锐化性能：非晶合金在动态冲击过程中，高绝热剪切敏感性和更高的强度，在撞击其它固体物体时能够保持自锐化效应而易于穿透高强度钢板等材料，如Zr基复合材料成为制造穿甲弹的新材料，超强金属玻璃穿甲弹将替代贫铀弹非晶基的功能复合材料在国防上的高精端武器装备中有作重要应用。

      （4）过冷液相区的超塑性变形与成型特性：将金属玻璃加热到玻璃转变温度以上的温度，因其通常都具有宽的过冷液相区而可进行超塑性变形和精密净成型。如非晶态金属塑料就是一种易于热塑性成型的材料，用块体金属玻璃的这种特性还易于制备具有功能特性和高质量的纳米纤维、进行微纳米尺度的精密成型。

      （5）其它特性：非晶合金还具有许多其它的可资使用的特殊性能，如由于金属玻璃的低摩擦、高强度和增强的抗磨损特性，块体金属玻璃可用于一个火星探测中钻探岩石的钻头保护壳材料；特殊的结构特性可以用于研究天体的起源与演化；催化特性可以用于特种行业制造中的催化反应。当然，其高的耐腐蚀性能是许多传统的耐腐蚀材料所不能相媲美的。

      （二）我们的优势

       我国不仅在非晶合金的基础研究方面处于国际前沿，且在与应用相关的研究方面也具有取得了多方面的成果。就物理所的研究工作而言，在国际上取得的主要成果体现在：

     （1）合成出Gd、Dy、Ho、Er等新型稀土基系列的具有功能性特性（如磁制冷）的块体非晶合金；

     （2）合成出稀土Ce基等多个体系的金属塑料，并探索出纳米金属玻璃纤维制造方法和制备出具有功能特性的纳米金属玻璃纤维；

     （3）合成出具有超大塑性和高强度的Zr基块体金属玻璃；

     （4）实现基于低纯度原材料制造Zr基非晶合金的技术。

     （三）主要技术挑战

     （1）块体金属玻璃的脆性问题；

     （2）块体金属玻璃制造过程中的质量控制；

     （3）降低块体金属玻璃的制造成本。

应用领域：

     （1）信息存储、生物与医学、汽车制造、航空航天等领域；

     （2）电子、通讯和计算机、微机电系统等领域；

     （3）国防上的高精端武器装备制造。