項目概況 ：
物質就其原子排列的方式而言可劃分為晶態和非晶態兩類。原子排列整齊有序的稱為晶態，原子排列混亂無序的稱為非晶態。已有的研究表明，原則上在合金由液態轉變為固態過程中，有足夠快的冷卻速率，便能抑制結晶時的形核與長大，從而得到非晶態結構。在八十年代以前，對已知的合金體系而言，所需的臨界冷卻速率極快，約為106 K/s，因此限制了非晶合金某一維的臨界尺寸只能小于50μm。通常，非晶合金制品的形態為帶材、絲材或粉末。上世紀80年代末90年代初，由于在非晶形成合金的材料設計方法突破，人們能夠用較常規的冷卻技術合成制備出三維尺度都大于1 mm的金屬非晶合金，非晶合金（又稱金屬玻璃）具有完全不同于晶體材料的無序結構，例如，沒有晶體各向異性、晶界、析出相等，因此在物理、化學和力學等方面表現出許多晶態合金無法比擬的優異或獨特的力學和物理性能。
（一）性能和應用
（1）力學特性：它的強度高相比一般金屬玻璃具有更高的模量和很高的彈性形變極限、抗腐蝕、高絕熱剪切敏感性及超塑性、好的生物兼容性，在的信息存儲和生物與醫學等領域有重要應用前景，如Zr基、Ti基和Co基非晶合金就是如此。這些材料還可用于制造航天飛行器用的特殊結構展開件。
（2）功能特性：鐵基等非晶材料具有優異的磁學性能，如作為軟磁材料，其在很大的頻率范圍內具有高導磁率、低損耗及低矯頑力等易于磁化的優異軟磁性能，因此非晶合金帶材是各種變壓器、電感器和傳感器的理想鐵芯材料。例如，非晶鐵芯配電變壓器的空載損耗比同容量的硅鋼鐵芯變壓器降低60～80％。所以，從節能和環境保護的角度，非晶合金又被譽為綠色環保材料。稀土基金屬玻璃不僅具有優異的軟磁特性、磁敏和力敏特性（如Nd基、Pr基），多個體系（如Gd基、Dy基、Ho基和Er基）還具有優異的磁制冷效應等。這些非晶合金材料可以在電子、通訊和計算機、汽車制造等領域有作重要應用。
（3）自銳化性能：非晶合金在動態沖擊過程中，高絕熱剪切敏感性和更高的強度，在撞擊其它固體物體時能夠保持自銳化效應而易于穿透高強度鋼板等材料，如Zr基復合材料成為制造穿甲彈的新材料，超強金屬玻璃穿甲彈將替代貧鈾彈非晶基的功能復合材料在國防上的高精端武器裝備中有作重要應用。
（4）過冷液相區的超塑性變形與成型特性：將金屬玻璃加熱到玻璃轉變溫度以上的溫度，因其通常都具有寬的過冷液相區而可進行超塑性變形和精密凈成型。如非晶態金屬塑料就是一種易于熱塑性成型的材料，用塊體金屬玻璃的這種特性還易于制備具有功能特性和高質量的納米纖維、進行微納米尺度的精密成型。
（5）其它特性：非晶合金還具有許多其它的可資使用的特殊性能，如由于金屬玻璃的低摩擦、高強度和增強的抗磨損特性，塊體金屬玻璃可用于一個火星探測中鉆探巖石的鉆頭保護殼材料；特殊的結構特性可以用于研究天體的起源與演化；催化特性可以用于特種行業制造中的催化反應。當然，其高的耐腐蝕性能是許多傳統的耐腐蝕材料所不能相媲美的。
（二）我們的優勢
我國不僅在非晶合金的基礎研究方面處于國際前沿，且在與應用相關的研究方面也具有取得了多方面的成果。就物理所的研究工作而言，在國際上取得的主要成果體現在：
（1）合成出Gd、Dy、Ho、Er等新型稀土基系列的具有功能性特性（如磁制冷）的塊體非晶合金；
（2）合成出稀土Ce基等多個體系的金屬塑料，并探索出納米金屬玻璃纖維制造方法和制備出具有功能特性的納米金屬玻璃纖維；
（3）合成出具有超大塑性和高強度的Zr基塊體金屬玻璃；
（4）實現基于低純度原材料制造Zr基非晶合金的技術。
（三）主要技術挑戰
（1）塊體金屬玻璃的脆性問題；
（2）塊體金屬玻璃制造過程中的質量控制；
（3）降低塊體金屬玻璃的制造成本。
應用領域：
（1）信息存儲、生物與醫學、汽車制造、航空航天等領域；
（2）電子、通訊和計算機、微機電系統等領域；
（3）國防上的高精端武器裝備制造。
