中国科学家成功制备系列高性能“金属玻璃”

2011-8-07 18:29 来源: 新华网
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并成功制备出用于卫星太阳能电池等伸展机构的非晶合金材料

  经过多年攻关,我国科学家近年来在金属玻璃的制备和机理研究上获得一系列重大进展,并成功制备出用于卫星太阳能电池等伸展机构的非晶合金材料。

  非晶合金又称金属玻璃,由于其不同于晶体的特殊原子排列结构,表现出超高比强、大弹性变形能力、低热膨胀系数等特异性能,受到各国科学家重视,成为当今最活跃的材料学研究领域之一,孕育着继钢铁、塑料之后的第三次材料工业革命。上世纪80年代末以来,美国、日本、欧盟等都加大了对这一领域的支持力度,设立了相关重大研究项目。

  2007年起,在科技部、国家自然科学基金委等部门支持下,来自北京航空航天大学、中科院物理所和金属所、北京科技大学、清华大学等院所的科学家,组成国家“973”计划“高性能轻质非晶态合金若干关键基础问题研究”项目研究团队,向高性能非晶态合金领域发起了科研攻关。

  47岁的北京航空航天大学教授、“973”项目首席科学家张涛是块状非晶合金的开创人之一。上世纪80年代末90年代初,他在日本留学时探索发现了稀土基和锆基等块状非晶态合金,成为块体非晶态合金研究的开端,受到国际材料界的关注。他还将铁、镍、铜等合金制备成了高强度的金属玻璃。

  “和相应的晶态合金比,非晶合金具有高强度、熔点低、流动性好等特点,几乎可以像塑料一样成形,能够实现短流程精密制备复杂形状的零部件。”张涛说。

  2003年,张涛回到祖国,并在北航建立了非晶态合金实验室。近年来,他的团队进一步发现了多种新型非晶态合金体系,而且在金属玻璃形成机理上取得了进展,成功将铝、镁、钛等轻质合金也制备成金属玻璃。

  大型太阳能电池阵伸展机构、空间探测器的盘压伸杆等零部件是卫星关键部件,要求材料有高强度高弹性等特性。由于我国没有这种高性能材料,这些部件往往要依靠进口。张涛的团队成功制备出用于卫星太阳能电池阵伸展机构的非晶合金材料,为应用创造了可能。在实验室,记者见到了这种用钛基金属玻璃制成的卫星太阳能电池用的盘压伸杆,20厘米长螺旋状的盘压伸杆打开后能达2米长。

  “这意味我国的大型太阳能电池阵,今后有可能插上用金属玻璃制作的‘中国式翅膀’飞上太空。”张涛高兴地说。

  科学家还将金属玻璃粉体用于润滑等领域,利用其高硬度、高弹性、低摩擦系数等特性,提高了润滑油的性能。

  “金属玻璃的研究还刚起步,尚有大量基础和应用问题有待研究。”张涛说,课题组将在加强基础研究的同时在航天航空等领域进行更多的应用研究。