科學家綜述非晶合金各種制造成型策略及加工技術

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近日，中國科學院院士、松山湖材料實驗室主任汪衛華與深圳大學教授馬將團隊合作，結合本領域最新研究進展，共同梳理并撰寫了非晶合金制造成型方向的長篇綜述論文。相關論文發表于《材料科學進展》。

論文指出，從上世紀60年代誕生至今，非晶合金的研究已走過近60年的歷程，國內外學者針對非晶本征結構、形成能力、力學性能等開展了了大量研究，但其作為結構材料大規模工程應用卻受到了限制。造成這一困境的核心問題是絕大部分非晶合金的材料尺寸及室溫可加工性能非常有限，極大限制該類材料優異性能的發揮和應用。

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快速凝固策略與先進制造策略的對比（快速凝固：液體到固體；先進制造策略：“以小制大”）。受訪者供圖

迄今為止，已探索的1000余種非晶合金成分體系中，大部分材料體系臨界尺寸處于毫米量級，且大多表現為室溫脆性，難以像傳統金屬材料進行加工成型，無法發揮非晶合金的優異性能，遠不能滿足該類材料的工程使用要求。因此，如何突破合金的材料尺寸及室溫脆性是該領域長期面臨的“卡脖子”難題。

為解決上述瓶頸問題，汪衛華院士團隊牽頭，聯合深圳大學、廣東工業大學、華南理工大學和東莞理工學院等單位，共同獲批2019年度廣東省首批基礎與應用基礎研究重大項目“新一代非晶合金的設計、制備與先進制造基礎研究”。

該項目聚焦非晶合金的形成能力這一最重要的科學問題進行攻關，旨在通過聲、熱、光及多能量場耦合等先進制造的理念和技術突破傳統快速凝固的限制，提出“非晶合金的制造成型”這一全新的制備策略，從而突破半世紀以來限制非晶合金規模應用的瓶頸問題，獲得一系列高性能非晶合金新材料。

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非晶合金各種制造成型策略及加工技術。受訪者供圖

在該項目的支持下，研究團隊取得了一系列原創性突破，例如發展了非晶合金的熱力耦合制造技術并獲得了分米級的巨型非晶合金；提出了非晶合金的超聲振動誘導塑性并開發了多種低溫制備技術及裝備；提出了非晶合金的原子制造概念，為獲得奇異體系和性能的非晶合金新材料提供了關鍵支撐等。

結合該領域最新研究進展，汪衛華與馬將團隊共同梳理并撰寫了非晶合金制造成型方向的長篇綜述論文。論文全面調研了非晶合金和非晶合金構件制造技術的發展現狀，其內容涵蓋了增材、等材和減材制造非晶合金及其加工技術的一系列進展，尤其是系統闡述了超聲制造加工這一新技術的成果及應用前景。論文還綜合對比了以上多種加工技術的優勢和缺陷，評估了其加工過程對非晶合金性能和結構的影響。

該論文提出了非晶合金制造成型理念，深入探討總結目前非晶合金制造成型過程中的一些關鍵科學和技術問題，為非晶合金領域的進一步發展提供新的想法和思考。