航空航天用金屬玻璃材料問世
近日，德國薩爾州大學研究人員開發出一種新的非晶態金屬鈦硫合金，這種合金也稱為金屬玻璃，其性能與常規鈦合金完全不同，特別適合用作航空航天的輕質部件。這一成果獲得大學知識與技術轉化中心頒發的發明人獎。
材料研究類似于數以千計的拼圖游戲，如果沒有找到合適的開始部分，要想獲得完整的圖片就非常困難。薩爾州大學3名博士研究生亞歷山大·庫巴、貝內迪克·博希特勒和奧利弗·格羅斯在導師拉爾夫·布希教授的指導下，經過多年實驗，終于研制出一種強度非常高而又非常輕的合金。
與目前的無定形金屬材料相比，該合金具有許多優點：原料來源豐富，主要由鈦和硫組成，與其他基于鋯、鈀或鉑非晶態金屬不同，鈦相對廉價，而且鈦硫合金不會像通常使用的鈹磷合金那樣有高毒性。
以往沒有人嘗試用硫磺來做合金，本研究率先選擇了硫作為不同金屬的混合物。博希特勒介紹說，他們首先發現了一種具有良好性能的含鈀和鎳的硫合金，然后又拿質量更輕、更便宜的鈦做試驗。經過約250次實驗，3人終于找到了鈦、硫和其他元素相互結合的最佳配比。尋找配方的過程非常復雜，一種元素用量1%的差異，對于一種合金是否具有所需特性起決定性作用。在相同重量下，新開發出的鈦硫合金強度大約是普通相同密度的鈦基金屬的兩倍。因此，它是生產更輕，更小部件的理想材料。
這種所謂金屬玻璃的生產工藝也相當關鍵，因為材料熔體要在1100℃以上的高溫下被急速冷卻，這樣不會形成規則晶格的合金。熔體在不到一秒鐘內冷卻，凝固的熔體呈現無序原子結構，這種結構狀態也被視為玻璃。混亂無序的結構使得金屬玻璃的性能與傳統的相同原材料合金相當不同，像鋼一樣堅固，但同時像塑料一樣具有彈性。
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