《中國科學：物理學 力學 天文學》中文版2020年第6期出版「非晶合金材料科學前沿論壇專題」。專題由中科院物理研究所汪衛華院士組織，邀請部分活躍在該領域的專家學者, 從材料、力學、磁性、高熵、機器學習相關的實驗和理論方面, 以不同的視角介紹國內非晶合金材料的最新進展、問題、現狀和展望。
編者按
非晶合金材料是近幾十年採用現代冶金凝固技術和合金設計理念開發出的新型高性能金屬合金材料. 非晶合金具有長程無序、短程有序結構特徵, 導致這類材料有極端和奇異的宏觀物理性質, 如玻璃轉變、優異力學性能(接近理論極限的強度)、抗腐蝕等化學性能、流變局域化、複雜的動力學行為等; 另一方面, 非晶的無序結構使得經典的固體物理和材料科學的範式和理論基本不能用於理解和描述非晶合金材料. 因此, 非晶合金材料的出現對傳統固體物理和材料理論框架提出了挑戰, 成為材料科學和技術研究的前沿課題. 特別是塊體非晶合金材料具有顯著優於常規金屬材料的特質, 在高技術、國防、信息和能源領域等方面有著重要的應用. 因此, 非晶合金材料促進了凝聚態物理研究的發展.
在探索思路和途徑方面, 非晶材料也不同於傳統材料. 傳統探索新材料的方法主要是通過改變和調製化學成分、調製結構及物相、調製結構缺陷來獲得新材料; 非晶材料則是通過調製材料的「序」或者「熵」來獲得新材料, 如圖1所示. 非晶合金就是典型通過快速凝固或者多組元不同元素的混合, 引入「結構無序」而獲得的高性能合金材料; 高熵合金是近年來採用多組元混合引入「化學無序」獲得的新型材料. 通過這種調製材料的構型「序」或者「熵」的方法將會有更多類似非晶合金和高熵合金新材料的發現, 其中熵調控的物理機制更值得關注和深入研究.
國內在非晶合金材料領域的探索、流變機制、物理性能和應用等很多方面處在國際前沿. 尤其近幾年在非晶合金的基礎之上, 中國人發現了高熵合金, 並引領無序合金領域的發展. 一些新的理念如人工智慧、材料基因工程和熵調控等被引入到非晶領域, 促進了無序合金領域的快速發展. 因此,非晶合金領域可以說是中國科技進步的一個縮影. 為了幫助讀者系統地了解非晶合金材料領域的最新進展, 推動非晶合金研究的進一步深入, 《中國科學: 物理學 力學 天文學》特組織「非晶合金材料科學前沿論壇專題」, 邀請部分活躍在本領域的專家學者, 從材料、力學、磁性、高熵、機器學習相關的實驗和理論方面, 以不同的視角介紹國內非晶合金材料的最新進展、問題、現狀和展望. 相信該專題的出版將會進一步推動國內非晶合金材料領域的合作與發展, 促進更多高性能無序新合金的發現.
汪衛華
中國科學院物理研究所
專題篇目
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汪衛華
中國科學: 物理學 力學 天文學 50(6), 067001 (2020)
吳佳琦, 孫奕韜, 汪衛華, 李茂枝
中國科學: 物理學 力學 天文學 50(6), 067002 (2020)
楊銘, 劉雄軍, 吳淵, 王輝, 蔣雖合, 王先珍, 呂昭平
中國科學: 物理學 力學 天文學 50(6), 067003 (2020)
黃波, 王剛
中國科學: 物理學 力學 天文學 50(6), 067004 (2020)
李軒, 張濤
中國科學: 物理學 力學 天文學 50(6), 067005 (2020)
劉興發, 陳豔, 戴蘭宏
中國科學: 物理學 力學 天文學 50(6), 067006 (2020)
編者簡介
汪衛華
1993年中國科學院物理所獲博士學位。中科院院士、中科院物理所研究員、中科院極端條件物理實驗室主任、廣東松山湖材料實驗室主任，2013年當選美國物理學會會士（APS Fellow）。致力於非晶物理和材料研究、合金熔體中的擴散和非平衡相變等空間環境下的材料科學研究。