科学家综述非晶合金各种制造成型策略及加工技术

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近日，中国科学院院士、松山湖材料实验室主任汪卫华与深圳大学教授马将团队合作，结合本领域最新研究进展，共同梳理并撰写了非晶合金制造成型方向的长篇综述论文。相关论文发表于《材料科学进展》。

论文指出，从上世纪60年代诞生至今，非晶合金的研究已走过近60年的历程，国内外学者针对非晶本征结构、形成能力、力学性能等开展了了大量研究，但其作为结构材料大规模工程应用却受到了限制。造成这一困境的核心问题是绝大部分非晶合金的材料尺寸及室温可加工性能非常有限，极大限制该类材料优异性能的发挥和应用。

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快速凝固策略与先进制造策略的对比（快速凝固：液体到固体；先进制造策略：“以小制大”）。受访者供图

迄今为止，已探索的1000余种非晶合金成分体系中，大部分材料体系临界尺寸处于毫米量级，且大多表现为室温脆性，难以像传统金属材料进行加工成型，无法发挥非晶合金的优异性能，远不能满足该类材料的工程使用要求。因此，如何突破合金的材料尺寸及室温脆性是该领域长期面临的“卡脖子”难题。

为解决上述瓶颈问题，汪卫华院士团队牵头，联合深圳大学、广东工业大学、华南理工大学和东莞理工学院等单位，共同获批2019年度广东省首批基础与应用基础研究重大项目“新一代非晶合金的设计、制备与先进制造基础研究”。

该项目聚焦非晶合金的形成能力这一最重要的科学问题进行攻关，旨在通过声、热、光及多能量场耦合等先进制造的理念和技术突破传统快速凝固的限制，提出“非晶合金的制造成型”这一全新的制备策略，从而突破半世纪以来限制非晶合金规模应用的瓶颈问题，获得一系列高性能非晶合金新材料。

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非晶合金各种制造成型策略及加工技术。受访者供图

在该项目的支持下，研究团队取得了一系列原创性突破，例如发展了非晶合金的热力耦合制造技术并获得了分米级的巨型非晶合金；提出了非晶合金的超声振动诱导塑性并开发了多种低温制备技术及装备；提出了非晶合金的原子制造概念，为获得奇异体系和性能的非晶合金新材料提供了关键支撑等。

结合该领域最新研究进展，汪卫华与马将团队共同梳理并撰写了非晶合金制造成型方向的长篇综述论文。论文全面调研了非晶合金和非晶合金构件制造技术的发展现状，其内容涵盖了增材、等材和减材制造非晶合金及其加工技术的一系列进展，尤其是系统阐述了超声制造加工这一新技术的成果及应用前景。论文还综合对比了以上多种加工技术的优势和缺陷，评估了其加工过程对非晶合金性能和结构的影响。

该论文提出了非晶合金制造成型理念，深入探讨总结目前非晶合金制造成型过程中的一些关键科学和技术问题，为非晶合金领域的进一步发展提供新的想法和思考。