論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2024.101283

材料是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基石，是推動人類文明進(jìn)步的載體。其中，高性能金屬材料廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會發(fā)展、國防建設(shè)和人民生活的各個領(lǐng)域，成為保障經(jīng)濟建設(shè)、社會進(jìn)步和國家安全的重要基石，也是建設(shè)制造型強國和創(chuàng)新型國家的關(guān)鍵支撐。傳統(tǒng)的金屬材料往往基于一到兩種主要元素，形成長程有序的晶格結(jié)構(gòu)，因此，可歸類為由化學(xué)有序和拓?fù)溆行蛑骺氐挠行蚝辖稹７蔷Ш辖鹩址Q金屬玻璃，它是一類突破了傳統(tǒng)金屬有序結(jié)構(gòu)主導(dǎo)所得到的兼具金屬和玻璃、固體和液體特性的新一代高性能金屬材料，具有高強度、高硬度、優(yōu)異的耐磨耐腐蝕性、獨特的熱塑性及微納米加工性能等。由于這些特點，非晶合金在穿甲武器、航天器防護(hù)、機器人減速器、精密成型模具、5G通訊等能源、信息、國防和航空航天等高新技術(shù)具有重要的應(yīng)用前景。

從上世紀(jì)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(nèi)外學(xué)者針對非晶本征結(jié)構(gòu)、形成能力、力學(xué)性能等開展了了大量研究，但其作為結(jié)構(gòu)材料大規(guī)模工程應(yīng)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(yōu)異性能的發(fā)揮和應(yīng)用。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(xiàn)為室溫脆性，難以像傳統(tǒng)金屬材料進(jìn)行加工成型，無法發(fā)揮非晶合金的優(yōu)異性能，遠(yuǎn)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(lǐng)域長期面臨的“卡脖子”難題。

依賴于傳統(tǒng)試錯法的成分探索理念為非晶合金的研究帶來了重要進(jìn)步，在此基礎(chǔ)上人們提出了多種判據(jù)和準(zhǔn)則來預(yù)測非晶合金形成能力和性能，包括約化轉(zhuǎn)變溫度、塊體非晶合金成分設(shè)計的三原則、非晶形成的混亂原則等。然而該方法花費高、效率低，在海量復(fù)雜合金成分體系中探索非晶有很大弊端。

與成分探索思路不同，另一種解決合金材料尺寸及室溫脆性問題的有效策略是發(fā)展非晶合金的制造成型新技術(shù)。選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)、激光帶材打印技術(shù)、熔絲制造技術(shù)、超聲制造、熱塑制造等先進(jìn)制造技術(shù)也為解決合金的尺寸及加工問題提供了新的思路。深圳大學(xué)馬將教授團(tuán)隊與松山湖材料實驗室/中科院物理所汪衛(wèi)華院士合作梳理撰寫了非晶合金制造成型方向的研究進(jìn)展，發(fā)表于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域頂級期刊《Progress in Materials Science》上。

本文全面整合了非晶合金和非晶合金零器件制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，其內(nèi)容涵蓋了增材、等材和減材制造非晶合金及其連接和焊接工藝的一系列進(jìn)展。同時，綜合對比了以上多種加工技術(shù)的優(yōu)勢和缺陷，評估了其加工過程對非晶合金性能和結(jié)構(gòu)的影響。本綜述旨在提出非晶合金制造成型理念，以通過“制造策略”突破傳統(tǒng)“快速凝固策略”中非晶合金中有限的玻璃形成能力和加工難題，為非晶合金領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供新的想法和思考，并深入探討總結(jié)目前非晶合金制造成型過程中的一些關(guān)鍵科學(xué)問題。

非晶合金各種制造加工技術(shù)

非晶合金的快速凝固制備策略與先進(jìn)制造策略的對比

快速凝固：液體到固體；非晶制造策略：“以小制大”

該綜述以“Manufacturing of metallic glass components: Processes, structures and properties”為題在線發(fā)表于國際材料科學(xué)研究領(lǐng)域的頂級權(quán)威綜述性學(xué)術(shù)期刊Progress in Materials Science。深圳大學(xué)馬將教授為本文的通訊作者，Sajad Sohrabi副研究員為論文第一作者，松山湖材料實驗室/中科院物理所汪衛(wèi)華院士對本論文提供了重要的指導(dǎo)。該工作獲得了廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項目（2019B030302010）、國家自然科學(xué)基金委項目（52122105、52271150、52201185、52201186、52371160）、深圳市科技創(chuàng)新委員會（CJC20221008092730037、20220804091920001）和深圳大學(xué)科研團(tuán)隊培養(yǎng)計劃（2023QNT001）的支持。