自然辩证法论文(非晶合金和自然辩证法).pdf

自然辩证法结课论文 院系名称院系名称材料科学与工程学院 2012201220122012年年12121212月月2 2 2 26 6 6 6日日 论文题目论文题目自然辩证法和金属玻璃发展 学生姓名学生姓名赵勇 学学号号2012110354 专业班级专业班级材料学 7 班 自然辩证法和金属玻璃发展 摘摘要要 本文以辩证的观点简要探讨了金属玻璃发展的研究历史 运用自然辩 证法的基本方法系统地介绍了金属玻璃研究的现状和未来 并对其发展趋势做了 探索和预测 同时阐述了金属玻璃发展历程的因果关系 揭示了事物发展的共性 对于金属玻璃的认识过程体现了辩证唯物主义认识论认识运动是发展的基本规 律 半个世纪以来 金属玻璃不但成为性能独特的新材料 同时也是研究材料科 学和凝聚态物理中一些重要问题的模型体系 关键字 关键字 自然辩证法认识论金属玻璃发展历史 Dialectics of Nature and the development of metal glasses Abstract Wediscuss the development history of metallic glasses in dialectical view and introduce the metallic glasses research status and future systematically There are also some explorations and forecastings of its development trends explaining the causality of the course of development of the metallic glasses revealing the development of things in common The understanding of metallic glass reflects the awareness campaign is the basic law of the development of dialectical materialism During the past half a century the metallic glass is not only a kind of new material is also a model system to study some of the important issues in materials science and condensed matter physics Keywords Dialectics of NatureEpistemologicalMetallic glass History of development 1引言 我们生活在由玻璃制造和充斥的世界 我们的生活离不开玻璃 玻璃已成为 继陶瓷以后 第二种伟大的非金属材料 1 金属玻璃是玻璃家族的新成员 但 是具有很多不同于传统玻璃材料的独特的性质 金属玻璃兼有玻璃 金属 固体 和液体的某些特性 那么金属玻璃有怎么样的发展历史 它的用途是什么 它的 最新研究进展如何 金属玻璃中重要的科学问题是什么 本文将围绕这些问题 以自然辩证法的观点认识和分析以上问题 有助于我们更方便的了解 认识 探 索金属玻璃 2 什么是金属玻璃 金属玻璃 又称非晶合金 是采用现代快速凝固冶金技术合成的 兼有金属 和玻璃优异的力学 物理和化学性能的新型合金材料 2 金属玻璃中的 金属 是指这种材料是由金属原材料熔炼而成 玻璃 不是指我们日常生活中常见的 玻璃 而是指这种材料的结构是一种玻璃态结构 快速凝固阻止金属熔体凝 固过程中晶体相的形成 是原子来不及形成有序排列的晶体结构 这样金属熔体 原子无序的混乱排列状态就被冻结下来 所以 在微观结构上 金属玻璃更像是 非常黏稠的液体 金属玻璃因此又被称作 被冻结的熔体 2 3 金属玻璃的出 现打破了人们传统的思维方式 3金属玻璃的发展历程 金属和合金由于其独特的键合结构 很难形成玻璃态 为了制备出金属玻璃 人们进行了长期艰苦的努力 金属玻璃的制备 研究和应用可大致分为4个时期 1 金属玻璃探索时期 1920 1960年 这个时期研究的核心问题是 能否人工制备金属玻璃 很久以前就有人指 出 如果冷却速率足够快 这些晶态来不及形成 液相态可能被冻结为玻璃态 早在20世纪20年代 科学家已经开始探索人工制备金属玻璃的方法和途径 最早 报道制备出金属玻璃的是德国科学家 Krammer 4 他采用气相沉积法首次值得金 属玻璃膜 1955年 人们研究了含 As Te 非晶半导体的制备 并发现非晶半导 体具有特殊性能 5 这个时期非晶研究的主要成就为 1 实验证实可以获得金 属玻璃 2 以 Turnbull Anderson 为代表的科学家发展了金属玻璃形成和电子 结构理论 2 金属玻璃发展的第一个高潮期金属玻璃发展的第一个高潮期金属玻璃发展的第一个高潮期金属玻璃发展的第一个高潮期 1960 1980年年年年 1960年 加州理工学院杜威兹 Duwez 教授等人 6 发明了熔体快速冷却的 凝固方法 急冷法 值得 Au Si 金属玻璃条带 这种不透亮的玻璃合金开创了 金属玻璃研究和应用的新纪元 掀起了非晶物理和材料研究的高潮 一个新生事 物的出现往往要受到抵制和嘲弄 Duwez 的 Au Si 金属玻璃就曾被人称作 愚蠢 的合金 至到不久 Pond 和 Maddin 7 发明了制备具有一定连续长度的非晶合金 条带的技术 人们才逐渐认识到这类材料的重要性 逐渐形成了金属玻璃发展的 第一个高潮期 这一时期金属玻璃材料在科学和工程方面都积累了大量数据 进 一步促进金属玻璃材料在更多领域得到了应用 3 块体金属玻璃探索时期 1980 1990年 由于金属玻璃的形成需要大于10 6K 秒的冷却速率 使得形成的合金呈很薄 的条带或细丝状 因而限制了这类材料的应用范围 同时也影响了对其许多性能 的系统 精确的研究 寻求具有很强玻璃形成能力 大块状金属玻璃一直是非晶 物理和材料领域科学家们追求的目标 并为此做出了艰苦的努力 20世纪80年代 人们发展出一系列制备原理与急冷法完全不同的制备金属玻璃的新方法 如机械 合金化法 氢化法等 但也没有根本解决制得大块金属玻璃这一难题 8 4 块体金属玻璃的发现和发展 金属玻璃研究的第二个高潮 块体金属玻璃 bulk metallic glass 通常是指三维尺寸都在毫米以上的 金属玻璃 20世纪70年代 陈鹤寿及其合作者用吸铸法在相当低的冷速 10 3K s 范围内 下制备出毫米直径的 Pd Cu Si 金属玻璃棒 9 随后用相同的方法又发 现一系列毫米级的金属玻璃体系 第二代大块金属玻璃的制备工艺更加简单 合 金系种类也更多 这些大块金属玻璃不仅包括 了传统金属玻璃的特点 同时具有 更高的热稳定性和优异的力学 物理性能 所以具有很大的应用潜力 4金属玻璃发展带来的思考和启迪 马克思主义哲学是以科学实践观为基础的辩证唯物主义与历史唯物主义的 统一 科学性与革命性的统一 世界观与方法论的统一 是科学的世界观与方法 论 马克思主义哲学是普遍的真理 它强调物质第一性意识第二性 10 金属的非晶态结构通常是将液态金属急冷淬火而获得的 由于制备条件特 殊 又是一个极端条件 更不容易制备成大尺寸的 厚度大一些的非晶态样品材 料 非晶态材料虽然具有很强的硬度 但是其韧性却非常差 成型能力差 所以 有相当长和相当一部分人质疑非晶态材料是否可以得到实际应用 后来技术的不 断发展与创新 科学者们不断的实验改进 得到了组织性能完全符合并超越传统 材料的样品 如今非晶态材料在生产生活中得到了广泛的应用 这足以说明实践 是检验真理的唯一标准 客观事物具有统一性 因而不同学科之间存在着一定的共性和相似性 科学 作为一个有机的整体 在各学科 各方向存在着相互渗透 相互交叉和相互支撑 的密切关系 现代科学的细致分工 使一个学科的研究方法得以发展得十分细致 其他学科直接或间接地加以借鉴运用 实际上是一种思维方法的拷贝 结论结论结论结论 从以上的事实中我们可以认识到 世界是处于普遍的联系和永恒的发展中 的 事物不是孤立存在的 任何一个事物内部的诸要素是相互联系的 同时它与 其它事物也处于相互联系中 即有果必有因 矛盾是事物发展的动力 科学家们 在认识金属非晶态结构特殊的力学性能时得到了与传统观点相矛盾的结论 这促 使他们去认知这个新领域 从而推动了理论创新和发展 参考文献参考文献参考文献参考文献 1 干福熹 丝绸之路上的古代玻璃研究 上海 复旦大学出版社 2011 2 郭贻诚 王震西 非晶态物理学 北京 科学出版社 1984 3 Kramer J Z Phys 1937 106 675 Annln Phys 1934 19 37 4 Brenner A Couch D E Williams E K J Res Natn Bur Stand 1950 44 109 5 Kolomiets B T Phys Status solidi 1964 7 359 6 KlementW Willen