美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的專家研制成一種稱為“金屬玻璃”的新型鋼材。在正常條件下，這種鋼材的硬度是常規(guī)鋼材的兩倍，而且具有抗腐蝕、有磁性以及強(qiáng)度高等特性。
 
       從鐵器時(shí)代開(kāi)始，人類就煉出了鋼。但一直到1855年才由英國(guó)造價(jià)工程師亨利·貝塞麥發(fā)明了批量生產(chǎn)鋼的方法：酸性底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法。這種革命性的煉鋼法取得了驚人成功，于是世界上出現(xiàn)了埃菲爾鐵塔和橫跨河流的大鐵橋，出現(xiàn)了一個(gè)新的工業(yè)部門(mén)。
 

美國(guó)研發(fā)出新型鋼材——抗腐蝕硬度高

       美國(guó)專家研究出來(lái)的鋼材具有的品質(zhì)與普通鋼材不同，其特殊之處在于結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)鋼材中的鐵原子和碳原子的排列是有序的，這些原子組成了許多小系統(tǒng)，這些小系統(tǒng)又組成了大系統(tǒng)。這種組合有點(diǎn)象彩色墻紙的組合，彩色墻紙的組合可以反映人們的裝飾意圖。但問(wèn)題是，這樣組合的墻紙?jiān)谕鶋ι险迟N時(shí)，卻往往會(huì)顯出不規(guī)則和偏差。結(jié)晶材料也是如此。
 
       連接兩個(gè)晶粒的能量低于凝聚一個(gè)晶粒的能量。于是兩個(gè)晶粒之間的間隙就形成了一個(gè)脆弱區(qū)，斷裂和腐蝕就是從這里發(fā)生的。這是材料的真正弱點(diǎn)所在：一旦受到過(guò)大的外力，首先承受不了的就是結(jié)合部。人們周圍的固體(從食鹽到巖石)就是這樣。
 
       新型鋼材則不會(huì)如此。在顯微鏡下，這種鋼材的結(jié)構(gòu)沒(méi)有規(guī)律性，各組成部分之間的聯(lián)系似乎很混亂。在常規(guī)鋼里加入鉻、鈷、鉬、鎂和硼，就可以得到一種新的、非晶質(zhì)的鋼。美國(guó)冶金化學(xué)研究中心的帕特里克.奧金指出：這是一種只有玻璃才具有的特點(diǎn)。所以人們稱這種鋼材和其他非晶質(zhì)金屬為“金屬玻璃”。
 
       在傳統(tǒng)玻璃中，獲得這種特性靠的是二氧化硅混合物的突然冷卻。由于突然冷卻，液體來(lái)不及結(jié)晶，于是原子便成無(wú)序排列狀態(tài)了。要生產(chǎn)出“金屬玻璃”，冷卻的速度需要更快：每秒鐘需降溫?cái)?shù)百萬(wàn)度。專家們采取的第一個(gè)辦法是將熔化的碳鐵合金倒在冷卻的銅輪上。隨著銅輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，銅輪上形成了薄薄一層碳鐵合金。由于很薄，所以這層碳鐵合金能被迅速冷卻，于是便得到了一種其結(jié)構(gòu)為非晶質(zhì)的材料。
 
       但這樣生產(chǎn)的“金屬玻璃”在應(yīng)用方面有其局限性（目前主要用于生產(chǎn)電子元件）。用這么薄的金屬玻璃怎么能建造鋼柱或裝甲?于是美國(guó)和日本的一些科研小組開(kāi)始研究生產(chǎn)“大塊”非晶質(zhì)材料的方法。需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：怎樣使“大塊”合金每秒鐘均勻冷卻數(shù)百萬(wàn)度?如果不能均勻冷卻，其中心部位就會(huì)冷卻較慢，從而形成結(jié)晶。
 
       一位名叫阿蘭.亞瓦里的冶金專家說(shuō)：“冶金工作者們長(zhǎng)期以來(lái)一直在摸索，他們探索出在已經(jīng)很復(fù)雜的混合物中需加入的新物質(zhì)及其比例，以便降低液化溫度和推遲結(jié)晶時(shí)間。最后，美國(guó)專家們發(fā)現(xiàn)金屬釔可以解決這個(gè)問(wèn)題：加入1.5%的釔可以使混合物的熔化溫度下降，這大大有助于生產(chǎn)非晶質(zhì)材料所需要的迅速降溫。
 
       這種新的鋼材所具有的優(yōu)點(diǎn)使軍事界和體育界人士驚喜不已。對(duì)軍事部門(mén)來(lái)說(shuō)，可以利用它生產(chǎn)防彈背心或裝甲，而這種防彈背心或裝甲不但不會(huì)被槍彈擊穿，還可以把槍彈反彈回去;對(duì)體育部門(mén)來(lái)說(shuō)，可以利用它制作網(wǎng)球拍或高爾夫球桿。此外，由于這種鋼材的原子之間幾乎沒(méi)有間隙，氧氣無(wú)法滲入其中，因而不會(huì)被腐蝕。這在珠寶業(yè)也有重要用處。