液態金屬是美國加州理工學院研究小組開發的一系列非晶形金屬合金的商品名,並由液態金屬科技公司(Liquidmetal Technologies)銷售,其中最著名的稱為Vitreloy,合金組成是鋯52.5%、銅17.9%、鎳14.6%、鋁10%、鈦5%。液態金屬結合了數種材料特性(例如高抗張強度、極佳的耐腐蝕性、極高的恢復係數及優異的抗磨耗特性等),同時又能以類似熱塑性塑膠的方式加熱成型。但是先要釐清的是-液態金屬在室溫下並不是液體。

液態金屬早在2003年即導至商業應用,例如用於製造高爾夫球桿、手錶及手機外蓋。

液態金屬是加州理工學院執行非晶形金屬研發計畫的最終成果,其是首次在相當緩慢的冷卻速率下達致非晶形結構的一系列實驗性合金。雖然非晶形金屬的製造並非新穎的技術,但是因為冷卻速率的限制,以往僅能以小批量製得。而液態金屬因為可以緩慢冷卻,所以可以較大的批量製得。另外,液態金屬在重覆再加熱的情況下仍得以保持非晶形結構,使其得以在廣泛的傳統機械加工製程中使用。

液態金屬合金含有尺寸顯著差異的原子,因而能形成緻密的混合,且自由體積低。液態金屬沒有明顯的熔點,因此不像晶形金屬在熔點時黏度會急遽降低。Vitreloy的性質更像玻璃,其黏度會隨溫度的升高而緩慢的降低。在高溫時其與塑料類似,鑄造期間機械性質可以極為容易地控制。因為黏度可以防止原子移動形成有序的晶格(ordered lattice),所以液態金屬材料即使在熱成型後仍得以保持其非晶形性質。

液態金屬合金具有相當低的軟化溫度,使其可以在不需加工的條件下進行複雜形狀的鑄造,且鑄造後的材料性質遠較傳統金屬者為佳。液態金屬合金在低溫下(例如400℃)亦具有延展性並且可以模塑,同時低自由體積使其在冷卻時產生低收縮。基於以上的原因,液態金屬可以使用類似熱塑料的製程形成複雜的形狀,因此在許多應用中可以作為塑料的潛在替代物。

液態金屬因為具有非晶形結構,所以較類似組成的鈦或鋁為硬。以鋯及鈦為基礎的液態金屬合金,其降伏強度達1723 Mpa以上,幾乎是傳統晶形鈦合金強度(Ti6Al4V約為830 MPa)的2倍,並且和高強度鋼及一些工程用複合材料的強度相近。

液態金屬因為缺乏晶界(grain boundary),所以具有高恢復係數,並可消除晶界腐蝕,不會發生以沉澱硬化法製得的高強度合金及敏化不銹鋼(sensitized stainless steels)常見的腐蝕問題。液態金屬因為結構及使用於其中的元素,其通常具有較高的耐腐蝕性。液態金屬結合機械硬度、彈性及耐腐蝕性,因此具有耐磨耗性。

液態金屬最早的商業用途之一是用於高爾夫球桿的製造,最初使用者因為該種球桿可以將球擊的更遠而給予極高的評價,但是後來該種球桿就不再生產,一部分原因是其在擊球還不到40次的時候可能就會破裂,自此之後,液態金屬就轉而用於其他運動設備,例如高爾夫球的芯材、棒球及壘球的球棒、網球拍等。

液態金屬因為可施以鑄造及模塑,加上具有高的耐磨耗性,所以在某些應用中可以取代塑料,例如其已用於USB隨身碟、MP3播放器及智慧型手機的外殼,液態金屬最著名的應用是IPHONE SIM卡槽退出針。其他的應用包括作為工業器械的保護塗層,例如石油鑽探管及電廠爐管等。液態金屬在醫療設備及汽車、軍事與太空工業等應用中亦可作為鈦的替代物,例如用於太陽風離子收集器等。

雖然液態金屬具有極高的強度與極佳的強度重量比(strength to weight ratio),但是其要成功地商業化作為結構材料則還有一段路要走。非晶形鐵基合金也是研究的熱點之一,目標是結合液態金屬的優點得到更高的強度,希望能達到現今最佳鋼強度的23倍。果真如此,該合金的強度重量比將輕易地超越目前最佳的輕質材料(例如鋁或鈦),並且成本亦將遠低於今日的複合材料。

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