液态金属

Liquidmetal和Vitreloy是一系列块体金属玻璃（即非晶态金属合金）的商业名称，源自加州理工学院的研究，并由Liquidmetal Technologies公司推向市场。尽管名称暗示了流体材料，但Liquidmetal合金在室温下是固态的。其定义性特征是原子结构缺乏传统金属中常见的规则晶粒排列。这种结构赋予了合金一系列在普通钛、铝、钢或工程塑料中难以获得的性能组合。 该技术源于对非晶态金属的研究。早期的金属玻璃只能以非常小的截面生产，因为熔融材料必须在晶体形成前以极高的速率冷却。加州理工学院的研究项目生产出了能够在显著较慢的冷却速率下保持非晶态结构的合金。这一突破使得更大的铸件和更实用的制造成为可能。Atakan Peker博士与Liquidmetal合金体系的开发有关，而商业品牌随后由Liquidmetal Technologies使用。 Liquidmetal合金含有原子尺寸差异显著的元素，产生致密的结构和有限的自由体积。与结晶金属不同，它们没有粘度急剧变化的明确熔点。相反，它们的粘度随温度升高而逐渐下降，方式更类似于玻璃。在高温下，这使得材料可以通过与热塑性加工相关的工艺铸造或模塑成复杂形状。合金在反复加热和成型后也能保持非晶态结构，从而能够进行机械加工和其他早期金属玻璃难以实现的制造方法。 该材料的商业吸引力来自其高硬度、强度、弹性、耐腐蚀性和耐磨性。一些锆基和钛基配方的报告屈服强度超过1,723兆帕，而缺乏晶界减少了与传统合金相关的某些腐蚀形式。冷却过程中的低收缩和相对较低的软化温度可以减少精加工操作的需求，并允许生产复杂零件。这些特性鼓励在选定的部件中替代塑料、钛和其他金属。 然而，该技术也面临局限性。早期铸件可能含有微观缺陷，这些缺陷成为裂纹萌生点，使零件尽管强度高但容易脆性断裂。Liquidmetal在室温下灾难性失效前往往几乎没有可见的预警，疲劳相关的裂纹扩展仍然是一个问题。后来的合金配方、改进的铸造方法和复合材料方法已被用于解决这些弱点，但该材料并非传统金属的通用替代品。 商业活动始于2003年。早期应用包括高尔夫球杆部件，合金的弹性旨在提高性能，尽管一些早期原型据报道在反复冲击后断裂。后来的用途扩展到高尔夫球芯、滑雪板、棒球和垒球棒、网球拍、手表部件、手机外壳、闪存驱动器、MP3播放器外壳、医疗器械、牙科设备、条码扫描器和工业保护涂层。Liquidmetal也被用于选定的航空航天和太空应用，包括与NASA创世纪太阳风收集器相关的部件。 该品牌在消费电子和钟表领域尤为突出。SanDisk在选定的Cruzer Titanium USB驱动器和Sansa产品中使用了该材料，而一些Vertu豪华手机在外壳中使用了Liquidmetal。苹果公司将其用于某些iPhone附带的SIM卡弹出工具。

Liquidmetal的历史根植于块体金属玻璃的发展，这是一类原子不会像结晶合金那样排列成有序晶格结构的金属。在Liquidmetal工作之前，金属玻璃已经生产出来，但制造通常仅限于细线、薄带或其他小形状，因为熔融金属必须以极快的速度冷却。如果冷却太慢，就会形成晶体，非晶态结构就会丢失。 加州理工学院的一个研究项目寻求能够在更慢冷却速率下保持非晶态的合金成分。由此产生的锆基体系，后来与Vitreloy名称相关联，代表了向更大、更商业化的铸件迈出的重要一步。Atakan Peker被认为是Liquidmetal合金体系的创造者。这些合金使用了不同原子尺寸的元素组合，有助于阻止结晶，并形成致密、低自由体积的原子排列。 这种结构产生了机械和制造性能的独特平衡。Liquidmetal合金可以非常坚固和坚硬，同时表现出异常高的弹性。它们缺乏晶界有助于避免传统高强度金属中的某些腐蚀机制。在高温下，它们的粘度逐渐下降，而不是在单一熔点突然变化。这使得它们可以在模具中成型，在某些情况下，通过类似于热塑性塑料的工艺。冷却过程中的低收缩和良好的表面特性进一步支持了复杂部件的生产，且精加工需求有限。 首批商业应用出现在2003年。高尔夫设备是最早的可见用途之一，包括旨在利用合金弹性响应的杆面部件。早期的产品经验也暴露了一个重大弱点：铸件中的缺陷可能引发裂纹，一些原型在相对较少的冲击后断裂。因此，该技术通过合金成分、铸造实践和部件设计的变化而发展。将非晶态基体与更具延展性的结晶相或增强纤维相结合的复合结构被认为是减少脆性和提高损伤容限的方法。 Liquidmetal随后进入了广泛的专业应用领域。体育器材制造商评估了其用于高尔夫球芯、滑雪板、棒球和垒球棒以及网球拍。消费电子公司将其用于选定的外壳、机壳和小型工具。SanDisk将其纳入某些Cruzer Titanium闪存驱动器和Sansa媒体播放器，而Vertu在一些豪华手机产品中使用了Liquidmetal。苹果公司将其用于某些iPhone 3G附带的SIM卡弹出工具，这一应用为材料在大众市场电子供应链中提供了相对小规模的测试。 该材料还出现在医疗和工业设备中，包括牙科激光产品和环形条码扫描器。其硬度和耐磨性使其适用于石油钻探部件和电厂锅炉管等设备的保护涂层。研究人员和制造商考虑了其在汽车、军事和航空航天领域的应用，包括可能替代钛以及用于动能穿甲弹。Liquidmetal板也用于NASA创世纪航天器的太阳风离子收集器阵列。 许可成为该品牌商业模式的重要组成部分。苹果获得了2010年后Liquidmetal技术在消费电子领域的永久独家许可，而斯沃琪集团获得了类似技术在钟表领域的独家许可。这些安排反映了该平台的专业化、应用特定性质：Liquidmetal不仅仅是一种零售材料，而是一系列受保护的合金成分和加工技术，通过工业合作伙伴关系部署。 该品牌仍然与先进的非晶态金属材料相关联，而不是单一的消费产品。其长期机会取决于克服成本、规模、疲劳和脆性等限制，这些限制可能限制块体金属玻璃的应用。其最强的差异化仍然是金属般的强度和耐久性与热成型过程中的玻璃状流动行为的结合。

• 2003

  商业应用开始

  [1]Liquidmetalen.wikipedia.org

  Liquidmetal合金进入商业使用，最初在高尔夫设备中引起关注，随后扩展到其他专业产品。

• 加州理工学院开发出商业可行的块体金属玻璃合金

  [1]Liquidmetalen.wikipedia.org

  加州理工学院的一个研究项目生产出了能够在比早期金属玻璃更慢的冷却速率下保持非晶态结构的合金，从而能够制造更大的铸件。

• Liquidmetal扩展其合金组合

  [1]Liquidmetalen.wikipedia.org

  额外的锆基配方，包括Vitreloy 105和Vitreloy 106a，扩展了Liquidmetal组合下可用的成分和加工特性范围。

• 选定的消费电子用途出现

  [1]Liquidmetalen.wikipedia.org

  该材料被用于选定的闪存驱动器、媒体播放器、手机和SIM卡弹出工具应用。

• 授予独家应用许可

  [1]Liquidmetalen.wikipedia.org

  苹果获得了2010年后消费电子技术的永久独家权利，而斯沃琪获得了2010年后钟表应用的独家权利。

一个高性能先进材料平台，定位于传统金属、工程塑料和特种复合材料之间。Liquidmetal强调强度、弹性、硬度、耐腐蚀性、耐磨性以及通过相对高效的铸造和模塑形成复杂形状的能力。

• 锆基非晶态合金

  Vitreloy 1

  一种基于锆、铍、钛、铜和镍的早期Liquidmetal合金。它代表了与商业Liquidmetal家族相关的第一代块体金属玻璃成分，并展示了在相对较大的铸件中形成稳定非晶态结构的能力。

• 锆基非晶态合金

  Vitreloy 4

  一种相关的锆基配方，调整了锆、铍、钛、铜和镍的比例。与其他早期Vitreloy牌号一样，它旨在将块体玻璃形成与高强度、弹性和耐腐蚀性相结合。

• 锆基非晶态合金

  Vitreloy 105

  一种使用锆、钛、铜、镍和铝的后期配方。该成分说明了Liquidmetal组合扩展到最早的含铍牌号之外，并针对块体非晶态金属应用的更广泛加工和性能要求而开发。

• 锆基非晶态合金

  Vitreloy 106a

  一种更新的合金成分，含有锆、铜、镍、铝和铌。据描述，它能够在比早期成分更低的冷却需求下形成金属玻璃，支持了使块体非晶态金属加工更实用的持续努力。

• 工程部件 · 2003

  Liquidmetal模塑部件

  由Liquidmetal合金制成的复杂形状部件，用于消费电子、手表、医疗设备、体育器材和工业产品。热成型行为、硬度、低收缩和表面耐久性的结合可以减少与某些传统金属部件相比的广泛精加工需求。

• 工业涂层

  Liquidmetal保护涂层

  用于工业设备的耐磨和耐腐蚀应用，包括暴露于钻井、热量和流体环境的部件。非晶态结构避免了晶界，并可在选定的服务条件下提供耐久性优势。

• 2003

  Liquidmetal合金的商业化引入新品

  背景

  对块体金属玻璃的研究已经生产出能够以比早期非晶态金属更大的截面制造的合金，为商业产品创造了途径。

  采取的行动

  Liquidmetal Technologies开始将合金家族推向市场，用于体育器材、消费产品和工业部件等应用。

  后续影响

  该品牌扩展到多个专业领域，尽管早期的球杆原型也凸显了脆性和冲击失效的挑战。

  来源

• 从体育器材扩展到工程部件战略

  背景

  合金的强度、弹性、耐磨性、耐腐蚀性以及形成复杂形状的能力创造了超越高尔夫设备的机遇。

  采取的行动

  Liquidmetal技术被应用于电子外壳、手表部件、医疗设备、条码扫描器、保护涂层和航空航天相关部件。

  后续影响

  该品牌成为跨行业的材料平台，而非仅限于体育用品的生产线。

  来源

• 消费电子和钟表的独家许可其他

  背景

  Liquidmetal Technologies寻求通过特定行业的合作伙伴关系将2010年后的合金和加工技术商业化。

  采取的行动

  苹果获得了消费电子用途的永久独家许可，斯沃琪集团获得了钟表用途的独家许可。

  后续影响

  许可结构将权利集中在两个主要应用领域，并强化了Liquidmetal作为专有材料技术的角色。

  来源

• 2021-12-13

  Liquidmetal与MacB Enterprises建立合作伙伴关系[2]Liquidmetal与MacB Enterprises建立合作伙伴关系finanznachrichten.de

  报道日期：2021-12-13

  Liquidmetal Technologies宣布与MacB Enterprises建立战略合作伙伴关系，并将通过该合作在欧洲提供其非晶合金产品和解决方案。

1. 1Liquidmetalen.wikipedia.org
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