搜索熱:3D打印 ??-
掃一掃 加微信
开拓者vs快船直播 > 新聞資訊 > 行業動態 > 消息正文
劃時代的金屬材料——非晶合金國內外產業及科研發展分析
發布:Iron_MAN10   時間:2019/12/2 15:18:19   閱讀:74 
分享到新浪微博 分享到騰訊微博 分享到人人網 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter

非晶合金(Amorphous Alloys)又稱金屬玻璃,是指在原子尺度上長程無序、短程有序排列的一類合金材料。其微觀結構與傳統晶態合金不同,內部并不存在晶粒和晶界。獨特的材料結構使得該合金具有高比強、大彈性變形能力、強耐腐蝕性、低熱膨脹系數、高耐磨性、優異軟磁等性能,可廣泛應用于電子信息、航空航天、生物醫療等領域,市場需求量大,產業化前景十分廣闊。

各個國家都相當重視非晶合金領域的研發工作。1994年至2018年全球公開專利數量統計,以每五年為一個時間節點,分別對日本、美國、德國和中國的專利申請數量進行了統計。在過去15年間,全球申請數量呈穩步上升趨勢。日本、美國與德國在此領域起步較早,中國自21世紀初期也開始發力,逐步趕超日本、美國和德國。

國際上,美國、日本、德國等國家紛紛投入大量資金支持非晶合金的研究,推動產業發展。其中以美國 Liquidmetal Technologies、Glassimetal Technologies、日本日立金屬株式會社、德國 VAC 等為代表的企業研發水平、市場競爭力及產業規模,均處于全球領先水平。2018年10月16日,美國 Liquidmetal Technologies成功使用非晶合金 LM105 制造起搏器外殼,使其具有卓越的強度和彈性,可承受巨大壓力,同時大幅降低了成本,可長時間植入人體且不會對身體造成傷害。

目前我國已實現產業化的非晶合金主要以帶材的形式呈現,以鐵基非晶合金在配電變壓器中的應用最為成熟。我國非晶帶材技術與國外基本無差異,帶材質量極具競爭力,在配電變壓器的應用上節能效果非常明顯。目前國內生產非晶合金的公司主要有安泰科技股份有限公司、青島云路新能源科技有限公司、東莞宜安科技股份有限公司等。其中安泰科技股份有限公司、青島云路先進材料技術股份有限公司等企業主要關注非晶和納米晶帶材的研發生產,而東莞宜安科技股份有限公司是具備大塊非晶金屬成型能力的企業。

2018年至今國外有多個科研團隊在非晶合金制備、結構認知、機理研究等方面取得了新的進展。為代替昂貴的Pd/Pd-Ag分離膜,美國內華達大學S.Sarker 團隊開發了 Ni-Nb-Zr 非晶合金,此材料在200℃~400℃表現出了較高的氫滲透性。原子探針斷層掃描證實該非晶合金內部確實存在相分離,在三元非晶基底上形成了納米級富Nb和富Zr非晶的復合結構?;諉芏確漢礪郟―FT)模擬發現這些局域原子團簇結構多由二十面體組成。

此外,也有些研究團隊專注于非晶合金服役性能、變形機理等方面的研究。2018年10月,日本東北大學 Sergey V. Ketov 團隊研究了低溫熱循環處理對不同成分的金屬玻璃力學性能的影響。研究發現低溫熱循環既可以誘導結構活化也可能導致金屬玻璃結構弛豫,從而導致材料塑性增加或者降低。

近年來,我國科研工作者緊跟世界發展前沿,在非晶合金領域的多個方向都取得了突破性進展,科研成果頗豐。2019 年5月1日,中科院物理研究所汪衛華院士、柳延輝研究員團隊設計了一種由銥(Ir)、鎳(Ni)、鉭(Ta)三種金屬和硼組合形成的非晶合金,其玻璃轉變溫度高達1162K,且過冷液相區為136K,比大多數金屬玻璃都寬。同時,這種合金在1000K下的強度為3.7GPa。作者用簡化的高通量組合方式,利用玻璃形成能力和電阻率之間的相關性篩選了一些有前景的合金,這種設計方法具有實用性,為發現其他具有高性能的玻璃態合金提供了新思路;2019年1月19日,北京科技大學的呂昭平教授和李宏祥副研究員發表的綜述文章呈現了過去20多年來有關鐵基塊體非晶合金的研究進展和取得的成果,包含制備、玻璃形成能力、結晶特性、力學性能、腐蝕行為、磁學性能和工業應用等幾個方面。此外,文章基于作者的理解指出了這一學科領域未來的發展方向;此外我國在鐵基非晶合金設計方面、非晶合金模擬研究方面、非晶合金變形機理方面都有一定的進展。

產業上,鐵磁非晶合金由于具有優異的磁學性能,已逐步取代傳統的硅鋼片,被大量用作變壓器的磁芯。在航天航空應用中,非晶合金因其低膨脹系數可以很好地適應空間溫度的變化,可用來制備成盤壓桿、衛星探測器的撐桿。但由于大塊非晶合金及其復合材料的應用仍然面臨著成分、結構、性能、工藝、成本等諸多難題,其初步產業化仍然只是非晶應用進程的冰山一角。

科學研究上,非晶合金的非晶形成機理、性能調控以及塑性變形機理仍然是未來的研究重點,計算機模擬在其中起到的輔助作用愈發重要。繼續研發具有更優異軟磁性能的非晶合金及制備高耐蝕耐磨涂層仍將是非晶領域未來的關注點,同時拓寬非晶合金的應用范圍,尋求在生物醫用、污水降解、催化等更多領域的應用將是非晶學科獲得更長遠發展的基礎。


來源:前沿材料公眾號
 
相關信息
   標題 相關頻次
 塊體非晶合金的發展與產業化面臨的挑戰
 2
 “剛柔并濟”,金屬藝術創作竟會如此之美
 1
 《科學美國人》評出2019年十大突破性技術:可生物降解塑料、金屬材料微型透鏡上榜!
 1
 《啥是佩奇》中的連接技術你了解嗎
 1
 【生活中的材料】如果世界沒了金屬,將會變成什么樣?
 1
 【知識】世界上最輕的金屬材料之一
 1
 2019年非晶合金發展十大前瞻
 1
 3.15技術快訊:世界最輕金屬材料,中國自主研制水陸兩棲飛機
 1
 45鋼表面電火花沉積強化層的組織與性能
 1
 Adv. Mater. : 微米尺度金屬結構的增材制造技術
 1
 Communications Physics: 納米結構非晶合金的中程序調控及非晶多型性相變
 1
 Cu72Sn10P10Ni8非晶薄帶的電化學腐蝕性能
 1
 GB/T 229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法簡介
 1
 Ni-Ta-Sn非晶合金的耐腐蝕性能
 1
 北京燃氣管道犧牲陽極服役參數測試及變化規律
 1
 北科大呂昭平團隊:非晶合金多形性轉變研究重要進展
 1
 變形條件對AZ31鎂合金塑性的影響
 1
 表面波光學顯微鏡研究取得進展
 1
 波音演示最輕金屬材料 有望降低深太空探索航天器40%質量
 1
 薄板材料拉伸試驗結果的不確定度評估
 1
 材料人一定要知道的設計技巧:金屬篇
 1
 差示掃描量熱法在金屬材料中的應用
 1
 超薄金屬片:中國科學家成功合成金屬銠納米片層
 1
 超高溫金屬防氧化涂料助力航天事業
 1
 從鋼鐵向輕質復合材料轉變 造船業正經歷變革
 1
 島津再推金屬材料元素分析檢測解決方案
 1
 低成本生產金屬納米顆粒的新型反應器
 1
 顛覆30年認知, 西安交大在氫脆機理方面取得突破性進展!
 1
 對金屬材料拉伸試驗方法標準的幾點思考
 1
 對金屬材料室溫拉伸試驗方法標準GB/T 228.1-2010及ISO 6892-1:2016的修訂建議
 1
 非晶合金鋼:練就戰場“硬”功夫
 1
 非晶合金涂層的工程應用
 1
 非晶合金延-脆剪切帶轉變研究取得進展
 1
 工程師發現適用各種納米金屬玻璃(非晶)材料制備的方法
 1
 關于金屬材料室溫拉伸試驗標準GB/T 228.1-2010的探討
 1
 關于盔甲的金屬材料腐蝕防護的方法
 1
 國防科技大學教授王群:3D打印在軍事應用前景廣闊
 1
 國內外常用金屬材料軸向疲勞試驗方法標準差異分析
 1
 過熱器化學清洗中金屬材料的腐蝕
 1
 航空航天用金屬玻璃材料問世
 1
 合肥研究院在新型金屬負熱膨脹材料研究方面取得新進展
 1
 核電金屬材料拉伸試驗不同標準體系要求的對比分析
 1
 基于Chaboche模型的金屬材料穩態循環應力-應變曲線的本構建模方法
 1
 基于超聲衰減譜的金屬材料無損辨識
 1
 基于脈沖渦流熱成像的金屬材料缺陷檢測仿真
 1
 基于小波包變換的金屬材料超聲防偽識別
 1
 激光剝蝕-電感耦合等離子體原子發射光譜法分析金屬材料鍍層
 1
 激光沖擊技術用于增強飛機可靠性和延壽
 1
 激光-電磁超聲技術的檢測原理與應用
 1
 計算機算法有助于開發高性能金屬材料
 1
一周新聞 Top 10
新品發布
專題報道
自己繁育狗狗 赚钱吗 体彩四川金7乐app 五分彩怎么玩法 开山庄农家乐赚钱嘛 qq微信注册的赚钱软件 玩手机游戏赚钱的app 页游赚钱脚本 竞彩网首页 合买彩票合法吗 可以赚钱的软件 每只股票都会赚钱吗 砂石厂赚钱 街机千炮金蟾捕鱼话费 排列3试机号今天晚上 双喜斗地主送话费 初中高中校区开洗衣店会赚钱吗