我國成功制備高性能“金屬玻璃”

  經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，我國科學(xué)家近年來(lái)在金屬玻璃的制備和機理研究上獲得一系列重大進(jìn)展，并成功制備出用于衛星太陽(yáng)能電池等伸展機構的非晶合金材料。

    非晶合金又稱(chēng)金屬玻璃，由于其不同于晶體的特殊原子排列結構，表現出超高比強、大彈性變形能力、低熱膨脹系數等特異性能，受到各國科學(xué)家重視，成為當今最活躍的材料學(xué)研究領(lǐng)域之一，孕育著(zhù)繼鋼鐵、塑料之后的第三次材料工業(yè)革命。上世紀80年代末以來(lái)，美國、日本、歐盟等都加大了對這一領(lǐng)域的支持力度，設立了相關(guān)重大研究項目。

    2007年起，在科技部、國家自然科學(xué)基金委等部門(mén)支持下，來(lái)自北京航空航天大學(xué)、中科院物理所和金屬所、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等院所的科學(xué)家，組成國家“973”計劃“高性能輕質(zhì)非晶態(tài)合金若干關(guān)鍵基礎問(wèn)題研究”項目研究團隊，向高性能非晶態(tài)合金領(lǐng)域發(fā)起了科研攻關(guān)。

    47歲的北京航空航天大學(xué)教授、“973”項目首席科學(xué)家張濤是塊狀非晶合金的開(kāi)創(chuàng )人之一。上世紀80年代末90年代初，他在日本留學(xué)時(shí)探索發(fā)現了稀土基和鋯基等塊狀非晶態(tài)合金，成為塊體非晶態(tài)合金研究的開(kāi)端，受到國際材料界的關(guān)注。他還將鐵、鎳、銅等合金制備成了高強度的金屬玻璃。

    “和相應的晶態(tài)合金比，非晶合金具有高強度、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好等特點(diǎn)，幾乎可以像塑料一樣成形，能夠實(shí)現短流程精密制備復雜形狀的零部件?！睆垵f(shuō)。

    2003年，張濤回到祖國，并在北航建立了非晶態(tài)合金實(shí)驗室。近年來(lái)，他的團隊進(jìn)一步發(fā)現了多種新型非晶態(tài)合金體系，而且在金屬玻璃形成機理上取得了進(jìn)展，成功將鋁、鎂、鈦等輕質(zhì)合金也制備成金屬玻璃。

    大型太陽(yáng)能電池陣伸展機構、空間探測器的盤(pán)壓伸桿等零部件是衛星關(guān)鍵部件，要求材料有高強度高彈性等特性。由于我國沒(méi)有這種高性能材料，這些部件往往要依靠進(jìn)口。張濤的團隊成功制備出用于衛星太陽(yáng)能電池陣伸展機構的非晶合金材料，為應用創(chuàng )造了可能。在實(shí)驗室，記者見(jiàn)到了這種用鈦基金屬玻璃制成的衛星太陽(yáng)能電池用的盤(pán)壓伸桿，20厘米長(cháng)螺旋狀的盤(pán)壓伸桿打開(kāi)后能達2米長(cháng)。

    “這意味我國的大型太陽(yáng)能電池陣，今后有可能插上用金屬玻璃制作的‘中國式翅膀’飛上太空?！睆垵吲d地說(shuō)。