玻璃是人類歷史上最偶然的材料發(fā)明之一，也是人類使用最古老,、最廣泛的材料之一,。正如陶瓷材料貫穿中華文明和文化一樣，玻璃材料自被發(fā)現(xiàn)(據(jù)推測(cè)約公元前3000年,，古巴比倫人發(fā)明玻璃)以來(lái),，橫貫古希臘文明，羅馬文明,，文藝復(fù)興,，歐洲啟蒙運(yùn)動(dòng)，工業(yè)革命等歷史時(shí)期,，直至當(dāng)代,，對(duì)西方文明的萬(wàn)象產(chǎn)生了極大的影響。玻璃已成為繼陶瓷之后,，第二種重要的非金屬材料生[1],。同時(shí)，玻璃材料在東西方文化和文明的差異,、分歧中扮演了至關(guān)重要的角色,。
我們生活在由玻璃制造和充斥的世界，我們的生活離不開玻璃,。然而,，我們對(duì)奇特的玻璃已經(jīng)習(xí)焉不察，對(duì)于玻璃的了解非常有限,。玻璃材料家族世界非常豐富,，玻璃材料的種類繁多。金屬玻璃是玻璃家族的新成員,，但是具有很多不同于傳統(tǒng)玻璃材料的獨(dú)特的性質(zhì),。金屬玻璃兼有玻璃、金屬,、固體和液體的某些特性,。比如：金屬玻璃是迄今為止最強(qiáng)的材料之一，一根直徑4 mm粗的金屬玻璃絲可以懸吊起3噸的重物,；將它浸在強(qiáng)酸,、強(qiáng)堿性液體中，仍能完好無(wú)損,；具有接近陶瓷的硬度卻在一定溫度下能像橡皮泥那樣的柔軟,、像液體那樣流動(dòng)。金屬玻璃還是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的穿甲材料,，是最理想的微納米加工材料之一,。那么金屬玻璃是玻璃嗎,？它是如何合成的，為什么與其他玻璃相比這么晚才被發(fā)明,？它有怎樣的發(fā)展歷史? 與其他材料玻璃相比它有什么特別之處? 它的用途是什么? 它與我們的生產(chǎn),、生活有什么關(guān)系? 它的最新進(jìn)展如何? 金屬玻璃中重要的科學(xué)問題是什么? 本文將圍繞這些問題做簡(jiǎn)要的介紹。
金屬玻璃(又稱非晶合金)是采用現(xiàn)代快速凝固冶金技術(shù)合成的,，兼有一般金屬和玻璃優(yōu)異的力學(xué),、物理和化學(xué)性能的新型合金材料[2]。金屬玻璃中的“金屬”,，是指這種材料是由金屬原材料熔煉而成,；“玻璃”不是指我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷摹安Ａ?span>”，而是指這種材料的結(jié)構(gòu)是一種玻璃態(tài)結(jié)構(gòu),。從理論上講， 玻璃是液體冷卻成固體的過程中沒有發(fā)生結(jié)晶過程的材料,。在一般情況下,，金屬合金在冷卻過程中會(huì)結(jié)晶，材料內(nèi)部原子會(huì)遵循一定的規(guī)則有序排列,，這樣凝固而成的合金就是我們經(jīng)常見到的鋼鐵等晶態(tài)金屬材料,。而快速凝固阻止金屬熔體凝固過程中晶體相的形成，使原子來(lái)不及形成有序排列的晶體結(jié)構(gòu),，這樣金屬熔體原子無(wú)序的混亂排列狀態(tài)就被凍結(jié)下來(lái),。所以，在微觀結(jié)構(gòu)上,，金屬玻璃更像是非常黏稠的液體,。金屬玻璃因此又被稱作“被凍結(jié)的熔體”[2，3],。
人們?nèi)粘Ｒ姷降牟牧先缢芰?、玻璃、松香,、石蠟,、瀝青、橡膠等都是玻璃態(tài)固體,。它們共同的結(jié)構(gòu)特征是,，內(nèi)部原子或分子的排列呈現(xiàn)雜亂無(wú)章的高度無(wú)序分布狀態(tài)。如果說鋼鐵等晶態(tài)固體的原子排序好比列隊(duì)整齊的閱兵式陣列,，那么,，玻璃等非晶態(tài)固體的原子排序就像是王府井大街上熙熙攘攘的人群。我們常見的窗戶玻璃是硅與氧等元素合成的,，塑料則是高分子玻璃,，金屬玻璃則是由不同金屬元素原子組成的金屬合金。比如鋯基金屬玻璃就是以鋯為主要成分，再加上金屬銅,、鋁,、鈦等合成的玻璃。金屬玻璃由于其獨(dú)特的無(wú)序結(jié)構(gòu),，因而具有很多優(yōu)異的力學(xué),、物理和化學(xué)性能[4]。
自然界存在許多天然的非晶態(tài)固體材料,，如火山灰,、琥珀、松香等,，人類的許多食物也是非晶態(tài)物質(zhì),。生物體如動(dòng)物、植物也大多是由非晶態(tài)物質(zhì)所組成,。其中玻璃(glass)是一種典型的非晶態(tài)材料,，現(xiàn)在人們習(xí)慣上常用玻璃來(lái)指稱非晶態(tài)固體。古希臘人用“流動(dòng),、融化的石頭”和“透明,、澄澈”來(lái)描述玻璃。人類最早利用的材料之一就是天然非晶態(tài)材料,，如石器,、木器等，其歷史可以一直追溯到史前時(shí)代,，那時(shí)我們的祖先就已經(jīng)開始使用一種叫做黑曜巖的火山玻璃來(lái)制作匕首和箭頭[5],。
玻璃可能是人類最早由人工制造出的非晶態(tài)材料。世界上第一塊人造玻璃可追溯到距今5000年前,。據(jù)說是由伊拉克的美索不達(dá)米亞平原上古巴比倫人制造出來(lái)的,。另一種說法是3000多年前，一艘歐洲腓尼基人的滿載著晶體礦物“天然蘇打”的商船擱淺了,。于是船員們就在沙灘上用幾塊“天然蘇打”支起大鍋?zhàn)銎痫垇?lái),。撤退時(shí)他們發(fā)現(xiàn)鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發(fā)光的東西!這些閃亮的物體就是最早的人工玻璃,。玻璃在古代即在各文明間遍布流傳,，但是玻璃的制備工藝的整個(gè)發(fā)展過程非常漫長(zhǎng)[5]。公元前16世紀(jì),，埃及匠人發(fā)明了制造玻璃容器的方法,。他們將石英與適當(dāng)?shù)难趸锶蹌┮黄鹑刍圃斐鰝鹘y(tǒng)的硅酸鹽玻璃，并制成玻璃裝飾品和簡(jiǎn)單玻璃器皿,，如玻璃珠子和玻璃鑲嵌片,。約在公元前1200年之前,，埃及建立了第一個(gè)玻璃工廠。圖1為考古學(xué)家在位于尼羅河三角洲東部的寬蒂爾-皮拉米西斯出土的玻璃器皿,。這些玻璃器皿可能被用做香水瓶和其他液體的容器,。當(dāng)時(shí)只有有色玻璃。古羅馬人曾利用火山灰這類非晶物質(zhì)(類似水泥)作為建筑材料[5],。
圖1 在位于尼羅河三角洲東部的寬蒂爾-皮拉米西斯出土的1200年前的玻璃器皿國(guó)外最早的制備玻璃的記載是公元前650年,。公元前一世紀(jì)里，中東人發(fā)明了玻璃的吹制技術(shù),，后來(lái)由羅馬人發(fā)揚(yáng)光大,。有詳細(xì)工藝描述和記錄的玻璃制造是1673—1676年鉛玻璃的發(fā)明(發(fā)明人是Ravenscrofe)。直到公元12世紀(jì),，才出現(xiàn)了商品玻璃,，并開始成為工業(yè)材料。到了文藝復(fù)興時(shí)期,，玻璃的制造和使用達(dá)到全面鼎盛,。到12世紀(jì)90年代，意大利的玻璃制造技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá),。但當(dāng)時(shí)玻璃制造技術(shù)是絕密的“高技術(shù)”。意大利為了不把玻璃制造技術(shù)泄漏出去,，將所有的玻璃制造工匠都集中在一起,，送到威尼斯附近一個(gè)與世隔絕的孤島上生產(chǎn)玻璃，他們一生都不能離開這座孤島,。1688年,，一名叫納夫的人發(fā)明了制作大塊玻璃的工藝，從此,，玻璃成了普通的物品,。18世紀(jì)，為適應(yīng)研制望遠(yuǎn)鏡的需要,，制出了光學(xué)玻璃,。有人甚至認(rèn)為，正是在玻璃的參與下,，西方才發(fā)生了近代科學(xué)革命,，因?yàn)橛刹Ａе瞥傻母鞣N科學(xué)儀器(如望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡,、棱鏡)以及各類玻璃試管等容器是物理學(xué),、天文學(xué)、化學(xué)以及生物學(xué)發(fā)展的必需設(shè)備,。1873年,，比利時(shí)首先制出平板玻璃,。1906年，美國(guó)制出批量生產(chǎn)平板玻璃機(jī)器,。此后,，隨著玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī)模化,，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世,。由于玻璃所特有的各種光學(xué)、化學(xué),、物理等優(yōu)異的特殊性能,，玻璃不僅應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸,、包裝和照明等日常生產(chǎn)生活,，而且還是光學(xué)、電子學(xué),、光電子學(xué)等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的重要材料,。非晶材料發(fā)展的又一次重大革命是20世紀(jì)塑料的發(fā)明。大多數(shù)塑料是非晶物質(zhì),，塑料的發(fā)明不但極大地促進(jìn)了工農(nóng)業(yè)和科學(xué)的發(fā)展,，甚至改變和豐富了人們的生活方式，現(xiàn)代生活是與塑料緊密聯(lián)系的,。
在中國(guó),，玻璃制造至少也有2000多年的歷史[1]。中國(guó)最早有關(guān)玻璃的記載始見于《尚書·禹貢》,，書中稱冶炬青銅時(shí)所形成類似于玉的玻璃副產(chǎn)品被稱為“繆琳”,。玻璃一詞在魏晉南北朝時(shí)期隨著印度佛經(jīng)的漢譯而出現(xiàn)。約在公元前1000年,，中國(guó)制造出無(wú)色玻璃,，又稱作琉璃。在公元前3—4世紀(jì),，我國(guó)已有琉璃珠的發(fā)明,。聞名于世的出土文物“金縷玉衣”的頭部?jī)蓚?cè)，各放置一尊湖綠色的“曲水流觴”耳杯,，這是迄今為止我國(guó)發(fā)現(xiàn)的最早的玻璃(古琉璃)制品(約2000多年前),。春秋時(shí)代著名的越王劍上就鑲嵌有玻璃裝飾(見圖2)。在我國(guó),，玻璃最初是由陶瓷生產(chǎn)演變而來(lái),，陶瓷表面的釉層就是一種易熔煉的玻璃。后來(lái)發(fā)明了用釉做成裝飾品,。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制,，玻璃熔煉的溫度不高,，所以早期的玻璃都是有顏色的，并不透明,。王充在《論衡》中記載了我國(guó)在東漢時(shí)期能制造一種較厚的透明玻璃叫“陽(yáng)燧”,，可在日光下聚光取火。這表明東漢時(shí)我國(guó)已開始用玻璃透鏡了,。在古代,，西方玻璃就被廣泛地用在日常生活、建筑裝飾等領(lǐng)域,，但是在中國(guó)古代玻璃材料發(fā)展滯緩,，其原因主要可能在于玻璃很脆；另外,，當(dāng)時(shí)中國(guó)青銅,、陶瓷等制造技術(shù)的高度發(fā)達(dá)也抑制了玻璃的發(fā)展。
圖2 越王劍上的玻璃裝飾[1]
今天,，玻璃制品在建筑,、醫(yī)療、通信,、印刷以及我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑及l(fā)揮著重要作用,。玻璃的發(fā)展和廣泛應(yīng)用曾在科學(xué)發(fā)展史上起到重大作用，如伽利略利用玻璃做成望遠(yuǎn)鏡,，發(fā)現(xiàn)了一系列重大的天文現(xiàn)象,，大大促進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展;牛頓用玻璃制成三棱鏡發(fā)現(xiàn)了光的色散原理。后來(lái)顯微鏡的發(fā)明,，一系列玻璃器皿的制造，大大促進(jìn)了化學(xué),、生物學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展,。在現(xiàn)代，玻璃的一個(gè)重要應(yīng)用是光纖,。高錕對(duì)玻璃纖維進(jìn)行理論和實(shí)用方面的研究,，設(shè)想出利用玻璃纖維傳送激光脈沖以代替用金屬電纜輸出電脈沖的通信方法。1966年,，高錕發(fā)表了利用極高純度的玻璃作為媒介,，傳送光波，作為通信之用的基礎(chǔ)理論,。他預(yù)言,，只要解決好玻璃純度和成分等問題，就能夠利用玻璃制作光學(xué)纖維實(shí)現(xiàn)高效信息傳輸,。后來(lái)終于造出了足夠純凈的玻璃纖維,。今天,，光纖構(gòu)成了支撐我們信息社會(huì)的環(huán)路系統(tǒng)。這種低損耗性的玻璃纖維推動(dòng)了諸如互聯(lián)網(wǎng)等全球?qū)拵ㄐ畔到y(tǒng)的發(fā)展,，全世界掀起了一場(chǎng)光纖通信的革命,。高錕因此獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)這樣描述說：“光流動(dòng)在細(xì)小如線的玻璃絲中,，它攜帶著各種信息數(shù)據(jù)傳遞向每一個(gè)方向,，文本、音樂,、圖片和視頻因此能在瞬間傳遍全球,。”
金屬材料也是人類最廣泛使用的材料之一,，在工業(yè),、農(nóng)業(yè)、國(guó)防以及日常生活中起到極其重要的作用,。但是,，在人類利用金屬材料的8000年歷史中，所使用的金屬材料幾乎都是晶態(tài),。金屬和合金由于其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu),，很難形成非晶態(tài)。迄今為止,，自然界還沒有發(fā)現(xiàn)天然的金屬玻璃,。由于材料的性能決定于其微觀結(jié)構(gòu)，科學(xué)家相信,，如果能將金屬制造成玻璃,，由于其獨(dú)特的無(wú)序結(jié)構(gòu)，它們一定會(huì)具有獨(dú)特而優(yōu)異的物理,、化學(xué)性能,。能否制備出金屬玻璃是近代金屬材料科學(xué)要著重解決的難題和重要研究方向之一。
金屬玻璃的發(fā)明,、制備,、研究和應(yīng)用歷史 金屬和合金由于其獨(dú)特的鍵合結(jié)構(gòu)，很難形成玻璃態(tài),。為了制備出金屬玻璃,，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期艱苦的努力。金屬玻璃的制備,、研究和應(yīng)用大致可分為4個(gè)時(shí)期,，現(xiàn)分別介紹如下：
4.1 金屬玻璃探索時(shí)期(約1920—1960年)
這個(gè)時(shí)期研究的核心問題是：能否人工制備金屬玻璃。很久以前就有人指出:氣態(tài)冷凝至固態(tài)時(shí),，要連續(xù)經(jīng)歷液態(tài)和各種晶態(tài)相才能最終達(dá)到平衡結(jié)晶相,。如果冷卻速率足夠快,，這些晶態(tài)相來(lái)不及形成，液態(tài)相可能被凍結(jié)為玻璃態(tài),。早在20世紀(jì)20年代,，科學(xué)家已經(jīng)開始探索人工制備金屬玻璃的方法和途徑。最早報(bào)道制備出金屬玻璃的是德國(guó)科學(xué)家Krammer[6],，他采用氣相沉積法首次制得金屬玻璃膜,。1950年，Brenner等人[7]采用了完全不同的方法———電沉積法制出了Ni-P金屬玻璃,。這種方法至今仍被用于制備耐磨和耐腐蝕的非晶合金涂層,。1954年，Buckel和Hilsch[8]用氣相沉積法,，將純金屬Ga和Bi的混合蒸汽快速冷凝到溫度為2 K的冷板上,，也獲得了金屬玻璃薄膜。但是這些非晶薄膜的晶化溫度都低于室溫,，不能成為實(shí)用的材料,，也很難對(duì)其各種性能進(jìn)行研究。因此人們對(duì)金屬玻璃的科學(xué)問題,、非晶態(tài)物理以及結(jié)構(gòu)的研究遠(yuǎn)不及晶態(tài)材料那樣深入,。1955年，人們研究了含As,，Te非晶半導(dǎo)體的制備方法,，并發(fā)現(xiàn)非晶半導(dǎo)體具有特殊性能[9]。在金屬玻璃制備和探索的同時(shí),，非晶態(tài)形成理論的研究在20世紀(jì)50年代取得重大突破,。Turnbull等人研究了合金液態(tài)過冷度對(duì)金屬玻璃形成的影響，提出了金屬玻璃的形成判據(jù),，初步建立了金屬玻璃的形成理論,，為金屬玻璃材料及物理的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，揭開了金屬玻璃物理研究的序幕[10],。P. W. Anderson[11]研究了非晶固體的電子態(tài)，提出非晶固體中電子“定域”特性,，并因此獲得1977年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),。1958年，在美國(guó)Alfred召開了第一次非晶態(tài)固體國(guó)際會(huì)議,，進(jìn)一步推動(dòng)了非晶材料和物理的發(fā)展,，迎來(lái)了20世紀(jì)60年代非晶發(fā)展的高潮。這個(gè)時(shí)期非晶研究的主要成就為：(1)實(shí)驗(yàn)證實(shí)可以獲得金屬玻璃,；(2)以Turnbull,，Anderson為代表的科學(xué)家發(fā)展了金屬玻璃形成和電子結(jié)構(gòu)理論,。
4.2 金屬玻璃發(fā)展的第一個(gè)高潮期(1960—1980年)
1960年，加州理工學(xué)院杜威茲(Duwez)教授等人[12]發(fā)明了熔體快速冷卻的凝固方法(急冷法),，即將高溫合金熔體噴射到高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上,，以每秒約100萬(wàn)度的超高速度冷卻熔體，使得金屬熔體中無(wú)序的原子來(lái)不及重排,，從而首先制得了Au-Si金屬玻璃條帶,。這種不透亮的玻璃合金開創(chuàng)了金屬玻璃研究和應(yīng)用的新紀(jì)元，掀起了非晶物理和材料研究的高潮,。幾乎與此同時(shí),，蘇聯(lián)科學(xué)家也報(bào)道了金屬玻璃制備的類似裝置[13]。一個(gè)新生事物的出現(xiàn)往往要受到抵制和嘲弄,，Duwez的Au-Si金屬玻璃就曾被人稱作“愚蠢的合金”,。直到不久，Pond和Maddin[14]發(fā)明了制備具有一定連續(xù)長(zhǎng)度的非晶合金條帶的技術(shù),，使這種材料能夠廉價(jià)地大量生產(chǎn),，人們才逐漸認(rèn)識(shí)到這類材料的重要性，逐漸形成了金屬玻璃發(fā)展的第一個(gè)高潮期,。20世紀(jì)70年代,，金屬玻璃的研究在學(xué)術(shù)上和應(yīng)用上都是非常活躍的領(lǐng)域,。很多不同體系和種類的二元或三元金屬玻璃(如臨界冷卻速率較低的Zr基,、Pd基，具有很高強(qiáng)度的Al基等)被合成出來(lái),。1971年,，H. S. Chen(陳鶴壽)等人采用快冷連鑄軋輥法制成多種鐵基非晶態(tài)合金的薄帶和細(xì)絲，并正式命名為“金屬玻璃(MetglasTM)”,，以商品形式出售,，在世界上引起很大反響。此后又制備出許多軟磁性能優(yōu)異的非晶薄帶,，如Fe基金屬玻璃具有優(yōu)良的軟磁性能和高有效磁導(dǎo)率,，但電阻率遠(yuǎn)比晶態(tài)合金高，因此可大大降低變壓器的損耗和重量,，提高使用頻率,，目前已經(jīng)在電力轉(zhuǎn)換(如變壓器)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。美國(guó)Allied Chemical Corporation公司研發(fā)出每分鐘2000 m的高速金屬玻璃連續(xù)生產(chǎn)線,，從而達(dá)到商業(yè)化目的[15],。1994年，金屬玻璃的年產(chǎn)量達(dá)到了4萬(wàn)噸。最近,，我國(guó)鋼鐵研究總院非晶和微晶研究工程中心也研制成功萬(wàn)噸級(jí)非晶條帶生產(chǎn)線,，大大促進(jìn)了金屬玻璃材料在我國(guó)各領(lǐng)域的應(yīng)用。大型金屬玻璃變壓器已經(jīng)在日本開始了商業(yè)應(yīng)用,，而國(guó)內(nèi)一些企業(yè)也對(duì)此開始了重點(diǎn)攻關(guān)和研究,。
金屬玻璃材料在制備上的進(jìn)展促進(jìn)了對(duì)金屬玻璃的力學(xué)、熱學(xué),、磁性,、超導(dǎo)電性、催化等物理,、化學(xué)性能的研究,。這一時(shí)期金屬玻璃材料在科學(xué)和工程方面都積累了大量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步促進(jìn)了金屬玻璃材料在更多領(lǐng)域中的應(yīng)用,，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,。如美國(guó)Xerox公司利用非晶Se的光導(dǎo)特性，發(fā)展了新的靜電復(fù)印技術(shù)[16],。
在金屬玻璃形成規(guī)律研究方面,，Turnbull[17]等人根據(jù)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)典形核理論總結(jié)出一些金屬玻璃形成的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律和評(píng)估非晶形成能力的方法，他采用玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg與合金熔化溫度Tm的比值 Trg=Tg/Tm,，即約化的玻璃轉(zhuǎn)變溫度來(lái)描述合金系的玻璃形成能力,。如果 Trg>2/3，合金在過冷液區(qū)的均勻形核速率變得很低,，非晶相形成所需的臨界冷卻速率就會(huì)變得很低,，合金系因而將具有很強(qiáng)的玻璃形成能力。后來(lái)又有人提出很多其他金屬玻璃形成的判據(jù)[3,4],，但實(shí)踐證明,，約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度不但能較好地表征合金的非晶形成能力，簡(jiǎn)便實(shí)用,，而且對(duì)尋找新的金屬玻璃系起到了指導(dǎo)作用,。
4.3 塊體金屬玻璃探索時(shí)期(1980—1990年)
由于金屬玻璃的形成需要大于106 K/秒的冷卻速率，使得形成的合金呈很薄的條帶或細(xì)絲狀,，因而限制了這類材料的應(yīng)用范圍,，同時(shí)也影響了對(duì)其許多性能進(jìn)行系統(tǒng)、精確的研究,。尋求具有很強(qiáng)玻璃形成能力,，大塊狀金屬玻璃一直是非晶物理和材料領(lǐng)域科學(xué)家們追求的目標(biāo)，并為此做出了艱苦的努力,。20世紀(jì)80年代，人們發(fā)展出一系列制備原理與急冷法完全不同的制備金屬玻璃的新方法，但也沒有根本解決制得大塊金屬玻璃這一難題[18],。不過這些新方法提供了制備金屬玻璃材料的新途徑,，加深了對(duì)金屬玻璃形成機(jī)制的理解。現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹如下：
1983年,，Schwarz和Johnson發(fā)展了固態(tài)反應(yīng)非平衡相變制備金屬玻璃的方法,。他們?cè)诰B(tài)La和Au交迭沉積組成的多層膜中，通過低溫(50—80 ℃)真空退火,，獲得了La-Au非晶相[19],。多層膜系統(tǒng)的高密度界面使其具有較高的體自由能(見圖3)，從而驅(qū)使體系通過低溫退火發(fā)生緩慢固相反應(yīng)(高密度界面上的元素非對(duì)稱互擴(kuò)散),，向一系列較低能態(tài)過渡,，導(dǎo)致了遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非晶相形成。多層膜界面固相反應(yīng)方法不僅提供了一種制備金屬玻璃的有效方法,，同時(shí)也為研究固相反應(yīng)非平衡過程的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)提供了可能,。該方法在幾十種過渡族的金屬/金屬、金屬/硅多層膜中實(shí)現(xiàn)了固相反應(yīng)非晶化[18-20],。發(fā)生固相反應(yīng)非晶化的條件為：兩組元之間必須有較大的負(fù)混合熱為界面上的固相反應(yīng)提供反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力;兩組元之間的互擴(kuò)散是非對(duì)稱型的,，這種擴(kuò)散為固相反應(yīng)提供動(dòng)力學(xué)上的保證。由于多層膜固相反應(yīng)非平衡相變相對(duì)于傳統(tǒng)的快淬等不同的遠(yuǎn)離平衡過程要緩慢得多(一般在幾個(gè)小時(shí)以上),，在相變中暴露的亞穩(wěn)相很容易被凍結(jié),，這為制備包括金屬玻璃在內(nèi)的亞溫材料開辟了新途徑。與此同時(shí),，人們還發(fā)展了幾種反應(yīng)機(jī)制與固相反應(yīng)非平衡相變相近的其他固相反應(yīng)方法,。
圖3 A，B二元多層膜固相反應(yīng)自由能圖,。圖中G0為初始態(tài)自由能,，M為非晶態(tài)自由能，α,，β為固溶體自由能,，X為金屬間化合物自由能，ΔG為固相反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力機(jī)械合金化法是將2種或多種元素粉末通過機(jī)械球磨使之產(chǎn)生合金化反應(yīng)形成非晶或納米晶[21],。圖4為機(jī)械合金化法裝置及制備非晶合金的示意圖,。該方法技術(shù)上簡(jiǎn)便、有效,。目前人們采用MA方法在很多二元,、多元合金體系上制備出非晶、納米晶,、過飽和固溶體,、準(zhǔn)晶等常規(guī)條件難以獲得的亞穩(wěn)相[22],。機(jī)械合金化的金屬玻璃形成機(jī)理比較復(fù)雜，這是由于在反應(yīng)過程中多種因素都對(duì)其有影響,。目前,，MA方法形成非晶的機(jī)理有兩種比較合理的觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為，由球與球及器壁的大量的無(wú)規(guī)則碰撞引起材料局部瞬間熔化,，并快速凝固得到非晶(稱為熔化-快速冷凝機(jī)制);另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,，其反應(yīng)機(jī)制類似于多層膜固相反應(yīng)非晶化過程[22]。
反熔化是Ti-Cr,，Nb-Cr,，F(xiàn)e-W等體心立方(b. c. c)超飽和固溶體合金在低溫退火過程中轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡУ默F(xiàn)象[23,24]。一般情況下,，超飽和固溶體不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷ЫY(jié)構(gòu),，而是分解為次飽和b. c. c相結(jié)構(gòu)和非晶相。超飽和固溶體轉(zhuǎn)變成非晶相也稱自發(fā)非晶化,，其轉(zhuǎn)變機(jī)制也是受動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)因素控制的,。
應(yīng)用一定能量的離子轟擊或電子輻照金屬薄膜材料，可以產(chǎn)生非晶化反應(yīng)[25],。其原理為高能粒子轟擊到樣品中,，將很大的能量迅速傳遞給原子或分子，從而破壞原來(lái)的晶格導(dǎo)致非晶化,。
將某些(如L12型和C15型)金屬間化合物粉末在室溫附近置于一定的壓力的氫氣環(huán)境中,，當(dāng)吸氫達(dá)到一定程度后，即發(fā)生了非晶化反應(yīng),，而去掉氫氣源后,，氫氣又釋放出來(lái)，而原有的粉末仍保持非晶狀態(tài)[26],。其形成機(jī)制可能是原子半徑較小的氫原子在過渡族金屬元素晶格內(nèi)具有很高的擴(kuò)散率,，在一定的條件下，能夠使金屬晶格遭到破壞,，形成無(wú)序的結(jié)構(gòu),。
McDonald等發(fā)現(xiàn)，GsSbI在高壓下可形成金屬相GaSbII,，冷卻到液氮溫度后,，卸去壓力，然后再升至室溫,，這GaSbII相不轉(zhuǎn)變成原始的GaSbI相,，而是形成了非晶相，這種現(xiàn)象就是壓致非晶化[27],。王文魁[28]等根據(jù)對(duì)多種合金系的研究,，提出用高壓暴露亞穩(wěn)相和非晶相方法,。Zn-Sb，Cd-Sb,，Ga-Sb,，Al-Ge等很多合金及元素Sb，Ge,，Si，Bi等在高壓下能玻璃化,。
4.4 塊體金屬玻璃的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展———金屬玻璃研究的第二個(gè)高潮
塊體金屬玻璃(bulk metallic glass)通常是指3維尺寸都在毫米以上的金屬玻璃,，20世紀(jì)70年代，陳鶴壽(H. S. Chen)及其合作者用簡(jiǎn)單的吸鑄法在相當(dāng)?shù)偷睦渌?103K/s范圍內(nèi))下制備出毫米直徑的Pd-Cu-Si金屬玻璃棒,。該體系是最先發(fā)現(xiàn)的塊體金屬玻璃體系[29],。20世紀(jì)80年代初，Turnbull和他的學(xué)生翟顯榮(W. H. Kui)采用一種叫助溶劑包裹的方法(Fluxing方法),，制備出最大尺寸近厘米的PdNiP非晶合金[30],。隨后用同樣的方法又發(fā)現(xiàn)一系列毫米級(jí)Pd基，Pt基金屬玻璃,。Pd基非晶合金具有很強(qiáng)的非晶形成能力,，可以稱之為第一代大塊金屬玻璃。但是Pd,，Pt都很昂貴,，加上制備工藝復(fù)雜，難以工業(yè)化推廣,。這類大塊金屬玻璃只能用于非晶物理的基礎(chǔ)研究,，應(yīng)用價(jià)值較小。但這項(xiàng)工作證明,，在合金中可以獲得大塊金屬玻璃材料,。
尋找大塊金屬玻璃新體系的工作是相當(dāng)艱苦的。金屬玻璃材料及物理的研究在20世紀(jì)80年代曾一度從熱門變成冷門研究課題,。那時(shí)候,，只有為數(shù)不多的研究組仍在這一領(lǐng)域堅(jiān)持工作。日本東北大學(xué)金屬研究所的A. Inoue和美國(guó)加州理工學(xué)院的W. L. Johnson就是這類研究組,。到20世紀(jì)80年代末,，Inoue[31]等人終于取得突破。他們改變了過去重點(diǎn)關(guān)注從工藝條件來(lái)改進(jìn)玻璃形成能力的方法和思路,，而從合金的成分設(shè)計(jì)角度來(lái)提高合金系本身的玻璃形成能力,，即通過多組元合金混合來(lái)提高合金系本身的玻璃形成能力。他們采用金屬模澆鑄(metal mold casting)方法系統(tǒng)評(píng)估一系列由過渡金屬組成的多組元合金玻璃形成能力,，獲得了La-Al-Ni-Cu,，Mg-Y-Ni-Cu,，Zr-Al-Ni-Cu等具有很強(qiáng)玻璃形成能力的第二代塊體金屬玻璃體系(呈直徑為1—10 mm的棒狀、條狀),。在此基礎(chǔ)上,，1993年，Johnson等人[32]通過摻金屬Be的方法,，發(fā)現(xiàn)了玻璃形成能力超強(qiáng)的Zr-Ti-Cu-Ni-Be合金系,。以Zr基大塊金屬玻璃為代表的第二代金屬玻璃，由常用金屬元素組成,，其形成能力接近傳統(tǒng)氧化物玻璃,，尺寸最大達(dá)直徑8 cm，最低臨界冷卻速率低于1 K/s(見圖5),。
圖5 中國(guó)科學(xué)院物理研究所研制的大塊金屬玻璃的照片第二代大塊金屬玻璃的制備工藝更加簡(jiǎn)單,，合金系種類也更多。這些大塊金屬玻璃不僅包括了傳統(tǒng)金屬玻璃的特點(diǎn),，同時(shí)具有更高的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學(xué),、物理性能，所以具有很大應(yīng)用潛力,。Johnson等人在發(fā)現(xiàn)ZrTiCuNiBe大塊金屬玻璃系列后,，很快組建了“液態(tài)金屬公司(Liquidmetal Technologies)'來(lái)開發(fā)應(yīng)用大塊金屬玻璃。由于Zr基大塊金屬玻璃具有高強(qiáng)度(顯微硬度為6 GPa,，屈服強(qiáng)度為1900 MPa(不銹鋼為850 MPa,，Ti-6Al-4V鈦合金為800MPa)，斷裂韌性為55 MPa·m-1/2(和高強(qiáng)度鋼相當(dāng),，已接近工程陶瓷材料)),，高彈性(彈性極限為2%)，密度介于鈦和鋼之間的特點(diǎn),，它首先被用于制造高爾夫球具[33],。球頭的能量傳遞特性是高爾夫球具一個(gè)主要指標(biāo)。Zr基大塊金屬玻璃制成的球頭能夠傳遞90%以上的能量到球上(見圖6),。高爾夫球是一項(xiàng)很時(shí)髦的體育運(yùn)動(dòng),，全世界每年高爾夫產(chǎn)業(yè)就有數(shù)十億美元的產(chǎn)值。金屬玻璃在高爾夫球具上的成功應(yīng)用,，很快引起了人們甚至普通人對(duì)金屬玻璃新材料的關(guān)注,。金屬玻璃因此很快在滑雪、棒球,、滑冰,、網(wǎng)球拍、自行車和潛水裝置等許多體育項(xiàng)目中得到應(yīng)用,。鎢絲增強(qiáng)的鋯/鈦基大塊金屬玻璃,，其鎢絲的體積分?jǐn)?shù)可以達(dá)到80%,，其楊氏模量可以達(dá)到350 GPa，密度可以達(dá)到16.7 g/cm3,，具有類似于貧鈾合金的高絕熱剪切敏感性,。這種特殊性能使得金屬玻璃被用來(lái)制造穿甲彈彈芯材料。目前,，日本,、美國(guó)、歐洲,、中國(guó)都在致力于金屬玻璃的應(yīng)用開發(fā)和商業(yè)化,。在生活中，磁敏感的金屬玻璃用于書,、光盤的防盜標(biāo)簽，金屬玻璃已成為高檔手表,、手機(jī),、手提電腦的外殼，甚至在未來(lái),，佩戴金屬玻璃手飾可能成為時(shí)尚風(fēng)向標(biāo),。
圖6 (a)Zr基塊體金屬玻璃制造的商業(yè)化高爾夫球頭；(b)用塊體金屬玻璃制備的手機(jī)的外殼,；(c)放在手指上的由塊體金屬玻璃制備的微小齒輪金屬玻璃另一個(gè)重要特性是,，具有明顯的玻璃玻變及很寬的過冷液態(tài)溫區(qū)。圖7是Zr基大塊金屬晶璃的熱分析(DSC)曲線[34],。圖7中的DSC曲線在化前都有一個(gè)很寬的吸熱峰,，該峰的起始位置為玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)，過冷液區(qū)的寬度為晶化溫度TX與玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg的差值 ΔT=TX-Tg,，該值很大,，最寬的如ZrAlNiCu金屬玻璃的過冷液區(qū)高達(dá)127 K[33]。在過冷液區(qū)內(nèi),，金屬玻璃可像橡皮泥一樣粘滯流動(dòng),。利用這個(gè)特性，金屬玻璃可拉伸形變超過15000%;可像玻璃一樣,，被吹制成具有很好表面光澤的金屬玻璃球,、加工精密器件，甚至進(jìn)行微納米加工,。中國(guó)科學(xué)院物理研究所在2005年研制出了新型金屬玻璃(又稱金屬塑料)[35],。金屬塑料在很低的溫度表現(xiàn)出類似塑料的超塑性，比如它可在開水中變軟,，人們可以容易地對(duì)該材料進(jìn)行成型,、彎曲,、拉伸、壓縮和復(fù)印等形變,，形成各類不同的形狀(見圖8);當(dāng)溫度恢復(fù)到室溫時(shí),，它又恢復(fù)了一般金屬玻璃所具有的高強(qiáng)度等優(yōu)良的力學(xué)和導(dǎo)電性能。2009年,，耶魯大學(xué)的Schroers等人[36]利用這類具有低Tg點(diǎn)的金屬塑料,，采用-模壓方法制造出復(fù)雜形狀的物體，最小尺寸可到納米級(jí),。這是一般晶態(tài)合金材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,。
金屬玻璃是一種高性能材料，同時(shí)也具有玻璃材料的共同缺陷——脆,。如何克服玻璃材料的脆性一直是材料學(xué)家面臨的難題,。傳說有人給古羅馬皇帝Tiberius(公元前42—37年)看一只摔不碎的高腳玻璃酒杯。杯子的制作者驕傲地宣稱,，他獨(dú)自擁有制做這種玻璃的秘密,。皇帝想：“這種玻璃技藝要是傳開來(lái),，金子和銀子將要變得同糞土一樣毫無(wú)價(jià)值',。于是，他就下令把這位工匠處死,，讓這秘密隨它的主人長(zhǎng)眠地下!這個(gè)故事說明提高玻璃材料韌性的重要性,。近十多年來(lái)，為提高金屬玻璃的塑性和韌性,，人們進(jìn)行了艱苦的努力,。2005年，德國(guó)德累斯頓材料研究所與中國(guó)科學(xué)院物理研究所合作研究,，發(fā)現(xiàn)了Cu47.5Zr47.5Al5金屬玻璃的大塑性和在塑性變形過程中的“加工硬化'現(xiàn)象[37,38],。2007年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所的柳延輝等通過對(duì)ZrCuNiAl金屬玻璃成分的微調(diào)整發(fā)現(xiàn)了一系列超大塑性金屬玻璃[39],。日本Yokoyama等[40]于2009年通過提高Zr基金屬玻璃體系中Zr的含量到70%,，發(fā)現(xiàn)了泊松比高達(dá)0.393的偏共晶Zr70Ni16Cu6Al8金屬玻璃。該金屬玻璃具有1.3%的拉伸塑性,。2010年,，德國(guó)Pauly等[41]通過對(duì)CuZrAl合金成分的調(diào)整，使其在變形過程中析出馬氏體相,，從而發(fā)現(xiàn)了單相金屬玻璃的拉伸塑性,。美國(guó)加州理工學(xué)院通過在金屬玻璃中復(fù)合晶體相，研制出了具有拉伸塑性、斷裂韌性超過所有金屬材料的金屬玻璃復(fù)合材料[42],。最近又發(fā)現(xiàn)Pd基和Zr64Cu26Al10金屬玻璃具有遠(yuǎn)大于一般金屬合金的斷裂韌性[43,44],。這些工作改變了人們普遍認(rèn)為脆性是金屬玻璃本征特性的觀點(diǎn)。另外大塊金屬玻璃還具有耐磨,、抗疲勞,、抗腐蝕等優(yōu)良的性質(zhì)。相信不久的將來(lái),，隨著工藝的不斷改進(jìn),，成本的降低，塊體金屬玻璃作為力學(xué)性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料會(huì)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用,。
圖8 金屬塑料在開水中這種簡(jiǎn)單條件下壓印的中國(guó)科學(xué)院物理研究所的所徽?qǐng)D案,，直徑為20 mm
金屬玻璃材料及物理的研究也很快成為材料科學(xué)及凝聚態(tài)物理研究的熱點(diǎn)之一。寬的過冷液區(qū)和明顯的玻璃轉(zhuǎn)變,，為研究過冷熔體,、玻璃轉(zhuǎn)變等基本問題提供了可能。塊體金屬玻璃成為研究凝聚態(tài)物理基本問題的理想體系,。最近,，人們對(duì)金屬玻璃中兩個(gè)基本問題(玻璃轉(zhuǎn)變(弛豫)和形變)的關(guān)系進(jìn)行了一系列研究。研究結(jié)果都表明,，玻璃轉(zhuǎn)變和形變這兩個(gè)表面上看似完全不同的過程，實(shí)際上都是玻璃對(duì)外加能量(溫度和力)的反映,，其本質(zhì)上沒有什么不同,，都是外加能量造成的玻璃和液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變或者流變。外加的力有方向性,，所以力的作用導(dǎo)致局域在剪切形變區(qū)和剪切帶中的玻璃和液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變,，而溫度可以造成大范圍的玻璃和液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。在此基礎(chǔ)上,，提出了統(tǒng)一理解金屬玻璃形成,、形變、弛豫的問題的彈性模型,。該模型認(rèn)為,，金屬玻璃的形成、形變和弛豫可用流變的物理圖像加以描述,，其流變的勢(shì)壘由彈性模量控制,，并和彈性模量成正比。該模型揭示了彈性模量是控制非晶合金的形成,、性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵物理因素[45],。塊體金屬玻璃的發(fā)現(xiàn)將推動(dòng)非晶物理研究的發(fā)展。
值得一提的是,，在金屬玻璃材料和物理發(fā)展過程中,，中國(guó)人做出了重要貢獻(xiàn),。早在1960年代，在Pd基,、Pt基金屬玻璃研制,、特性及物理性能研究中，陳鶴壽,、翟顯榮做出了許多開創(chuàng)性工作[29],。陳采用助溶劑包裹的方法發(fā)現(xiàn)了一系列非晶合金。Pd基金屬玻璃至今仍是非晶形成能力最好的體系之一,，被廣泛用于研究非晶物理和材料科學(xué)中的一些基本問題,。此外，張濤作為Inoue的學(xué)生在第二代塊體金屬玻璃發(fā)現(xiàn)工作中做出了重要貢獻(xiàn),。中國(guó)科學(xué)院物理研究所王文魁在高壓下非晶的晶化和制備方面做出了原創(chuàng)性工作[28],。
近年來(lái)，我國(guó)對(duì)塊體金屬玻璃的研究取得了令人矚目的進(jìn)展,。塊體金屬玻璃的研究先后獲得過多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目的重點(diǎn)支持，此外,，軍工部門也設(shè)立了相關(guān)的項(xiàng)目,。中國(guó)科學(xué)院物理研究所在國(guó)家自然科學(xué)基金委的建議和資助下，于2001年召開了國(guó)內(nèi)第一屆塊體金屬玻璃研討會(huì),，參會(huì)人員有100余人,，這次會(huì)議對(duì)塊體金屬玻璃在中國(guó)的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。之后,，每年都有塊體金屬玻璃研討會(huì),。2003年和2007年在北京成功舉辦了第三屆和第六屆“塊體非晶態(tài)合金國(guó)際會(huì)議”。2006年,，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)成立了非晶態(tài)合金專業(yè)委員會(huì),，推動(dòng)了金屬玻璃研究在我國(guó)的進(jìn)一步開展。近年來(lái),，我國(guó)科學(xué)家在金屬玻璃的基礎(chǔ)研究與合金發(fā)展領(lǐng)域做出了一些有影響的工作,。
預(yù)計(jì)一個(gè)學(xué)科的發(fā)展前景很困難。但我們可結(jié)合金屬玻璃材料,，特別是塊體金屬玻璃材料的發(fā)展歷史以及其發(fā)展給人們的啟示,，對(duì)金屬玻璃材料及物理的發(fā)展提出一些看法。
塊體金屬玻璃材料作為一類材料,，它的生命力取決于它的應(yīng)用前景與不同學(xué)科的結(jié)合與交叉,。這可從金屬玻璃材料的發(fā)展歷史看出。非晶態(tài)物理的發(fā)展很大程度上取決于金屬玻璃材料的發(fā)展。第二代塊體金屬玻璃應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵問題是高成本,，因?yàn)橹苽溥^程需要在高真空條件下進(jìn)行,。這些都極大地限制了塊體金屬玻璃的廣泛應(yīng)用。金屬玻璃制備工藝和方法的技術(shù)改進(jìn)至關(guān)重要,。目前,，各國(guó)都在致力于塊體金屬玻璃的研究和開發(fā)應(yīng)用工作。一些大的跨國(guó)公司如蘋果,、富士康等介入金屬玻璃的應(yīng)用開發(fā),，相信不久金屬玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)大大拓展。
金屬玻璃研究的發(fā)展是與制備方法的不斷進(jìn)步分不開的,。從急冷法制備出金屬玻璃條帶,，到助熔劑方法首先獲得大塊金屬玻璃，再到銅模澆注,、多組元混合制備出第二代塊體金屬玻璃,，每一次金屬玻璃材料的突破都是方法的發(fā)展引起的。目前,，新一代塊體金屬玻璃材料的研究已經(jīng)開始,，其目的是發(fā)展新一代高性能、高玻璃形成能力,、低成本的Fe-,，Cu-，Al-,，Mg-基等塊體金屬玻璃材料,，開發(fā)非晶鋼。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要在金屬玻璃制備新方法上取得突破,，需要在玻璃轉(zhuǎn)變,、玻璃形成能力等基本問題理解上取得突破,，獲得能夠有效進(jìn)行金屬玻璃成分設(shè)計(jì)和性能控制的判據(jù),。另外一個(gè)目標(biāo)是，發(fā)展具有功能特性的塊體金屬玻璃材料,，拓展金屬玻璃的應(yīng)用范圍,。以上目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將是金屬材料中的重大進(jìn)展，具有重大的應(yīng)用和科學(xué)價(jià)值,。
在基礎(chǔ)研究方面,，非晶的結(jié)構(gòu)表征、玻璃轉(zhuǎn)變以及形變機(jī)制是金屬玻璃中三大有挑戰(zhàn)性的基本科學(xué)問題,，至今仍然是未解之謎,，它們制約了塊體金屬玻璃材料研究的進(jìn)一步發(fā)展。這些問題的解決也是凝聚態(tài)物理的重要進(jìn)展。金屬玻璃從液態(tài)到玻璃態(tài)雖然沒有傳統(tǒng)意義上的相變發(fā)生,，但是其弛豫時(shí)間尺度卻從液態(tài)的~10-10 s變化到玻璃態(tài)的~100 s,；其宏觀性能與原子尺度特征結(jié)構(gòu)在空間尺度上存在約107—109的尺度差異。由于金屬玻璃的無(wú)序結(jié)構(gòu)缺少明顯的微觀尺度的結(jié)構(gòu)特征,，能量上的亞穩(wěn)特征,，宏觀性能與原子尺度特征，以及結(jié)構(gòu)跨尺度等特征,，表征與建立其結(jié)構(gòu)與性能的相關(guān)性從基本理論到實(shí)驗(yàn)手段上都極其困難,。近年來(lái)，非晶材料的結(jié)構(gòu)表征主要依賴于同步輻射﹑中子散射及計(jì)算機(jī)模擬,。由于重構(gòu)的3維原子結(jié)構(gòu)只是基于1維的衍射信息,，成分和加工過程引起的材料結(jié)構(gòu)變化往往不能夠被準(zhǔn)確地探測(cè)到。其微觀組織與材料性能的相關(guān)性還不清楚,，從而嚴(yán)重制約了金屬玻璃材料的探索,、設(shè)計(jì)、加工以及工程應(yīng)用,，也影響對(duì)其中基本科學(xué)問題的認(rèn)識(shí),。建立金屬玻璃結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，研究玻璃形成和形變機(jī)理與玻璃轉(zhuǎn)變的關(guān)系將是今后非晶物理的前沿課題,。以上這些挑戰(zhàn),，對(duì)于中國(guó)從事金屬玻璃材料和物理的科技工作者也是一次難得的機(jī)會(huì)。
