Что такое структура жидкости? Это когда в расположении атомов полностью отсутствует дальний порядок. Один из методов получения сверхбыстрая закалка из расплава, при которой резко возросшая вязкость так и не дает стартовать процессу кристаллизации и в результате структура представляет собой, что-то типа мгновенной фотографии положения атомов в жидкой фазе. Обычные металлические сплавы состоят из кристаллитов и границ зерен, которые зачастую являются «слабым звеном» в структуре. А в аморфных материалах нет кристаллитов и границ зерен, чем качественно и объясняют их прочность. Разница в реакции на удар аморфного и кристаллического сплава видна на рисунке.

Пластическая деформация при комнатной температуре в металлическом стекле очень невелика. При сравнительно небольшом нагреве (порядка температуры стеклования) отсутствие дальнего порядка позволяет также штамповать из этих сплавов изделия, применяя для штамповки такие же маленькие нагрузками, при которых штампуют пластики.
Добавьте к этому великолепную коррозионную стойкость и магнитомягкие свойства сравнимые с лучшими образцами пермаллоя. Казалось бы чего еще? Но никакого триумфального замещения стали этими сплавами в  промышленности не последовало.

Во-первых состояние нестабильное – рано или поздно рекристаллизуется. Свехбыстрые скорости охлаждения, а их достигали выплескивая струю расплава на быстро вращающийся металлический барабан, давали эти металлы в виде очень тонкой металлической фольги (первые образцы (это было в 1960х) были толщиной всего несколько нм). Если сделаешь фольгу толще, тепло не будет успевать отводиться и пойдет кристаллизация. Добавление около 20%  металлоида позволило потом получить ленты на несколько порядков толще, но это были все равно десятки микрон. Секрет замедления скорости кристаллизации, как я понял, состоит в использовании состава из атомов сильно различающихся по размеру, при количественном соотношении этих атомов близком к эвтектическому. Атомы металлоидов значительно меньше, атомов железа или меди. Но есть и большие атомы металлов, лантан, например. Маленькие атомы должны собираться вокруг больших, а также заполнять пустое пространство между кластерами. В начале 1990х такие сплавы начали делать и внедрять. Первое куда внедрили свой сплав двое бывших сотрудников Калтеха (получив хороший, на их взгляд сплав они тут же учредили собственную компанию и стали его гнать на продажу) они сделали из него клюшки для гольфа. Это было кстати – такие клюшки посылали мяч дальше традиционных, но… При комнатных температурах этот сплав оказался лишенным одного из важнейших достоинств металла – он оказался хрупким. Если обычная клюшка портилась постепенно, то их продукт ломался мгновенно и без предупреждения как оконное стекло (их первые прототипы выдерживали в среднем 40 ударов). В кристаллическом сплаве трещина по которой пошло разрушение проходит вдоль границы зерна до тройного стыка, а дальше ей надо либо свернуть, либо расщепить стоящий на пути кристаллит. Это затраты энергии и в результате она тормозится. В аморфном сплаве увы  - получается если она пошла, остановить ее нечем.

 Относительно недавно сообщалось о получении первого аморфного и пластичного аморфного сплава на основе платины, меди, никеля и фосфора (Physical Review Letters, vol 93, p 255506). Пластичность объяснялась тем, что при ударной нагрузке возникает огромное количество дефектных областей и они, мол, мешают друг  другу двигаться, развивая трещину. Для дешевой индустрии этот сплав не подходит – там слишком много платины. Однако это показало, что металлические стекла не всегда хрупкие. Но кроме того, дефекты в таком сплаве, как бы самозалечиваются. Предполагается, что происходит это в сущности по тому же механизму, по которому исчезает ямка на поверхности борща из которого Вы только что вычерпнули ложку. Эти сплавы всеже наследовали «повадки» жидкости.

Итак, какова ниша занятая этими материалами в производстве: проффесиональные теннисные ракетки, биты, клюшки, вобщем высокий спорт. Высокая прочность на разрыв привела к приложениям в самолето и кораблестроении, американское Минобороны делает из них наконечники бронебойных пуль,  Samsung делает из них какие-то детали для сотовых телефонов.



источники:
Аморфные металлы в Википедии
С.Zandonella // NewScientist (2005)
M. Telford // MaretialsToday (2004)