超高比强度铝基块体金属玻璃面世

     近日，沈阳材料科学国家(联合)实验室王建强与美国约翰霍普金斯大学教授马恩合作，通过熔体直接浇铸制备出单一非晶相的铝基块体材料。通过压缩实验获得了块体材料的断裂强度数据(比强度可达3.3×105Nmkg-1)，并观察到了单一剪切带控制的形变与断裂机制。相关工作发表在《材料快报》上。据悉，相关工作在国际上属首次报道。

　　20世纪80年代，美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构。Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度(5.2×105Nmkg-1)及良好的塑性，被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。然而，与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力较低，无法通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。

　　近年来，王建强研究组与马恩教授合作，在Al基金属玻璃的结构和玻璃形成能力等方面进行了多年的研究探索。他们在Al-TM(过渡金属)-RE(稀土)为基础的三元合金系中计算出两种分别以TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构，通过团簇致密堆垛结构的耦合进行了合金的成分设计，在Al-Ni-Co-Y-La五元合金体系中获得了1mm直径的铝基金属玻璃棒材(铝含量达86at.%)。这些工作对于铝基非晶态金属材料的应用具有重要的推进作用。

　　该项研究工作获得了科技部“973”计划和国家自然科学基金的资助。