玻璃與非晶質材料
將熔液澆入銅模製作板狀的金屬玻璃。設板中心的冷卻速度與板厚d的2次方成反比,厚度1.0 mm時的冷卻速度為1.0×10³ K/s。臨界冷卻速度為10 K/s的合金,能成為玻璃的最大板厚最接近下列何者?
- A約100 mm
- B約0.10 mm
- C約10 mm
查看答案與解析
正確答案:C. 約10 mm
冷卻速度可寫成 R = 1.0×10³×(1.0/d)² K/s(d的單位為mm),因此 R = 10 K/s 的板厚為 d = 1.0×√(1.0×10³/10) = 10 mm。熱散逸到模具所需的時間與熱傳遞距離的2次方成正比,因此冷卻速度與厚度的2次方成反比。約100 mm是假設冷卻速度與厚度成反比的值,約0.10 mm是把冷卻速度之比顛倒的值。早期的金屬玻璃臨界冷卻速度約10⁵〜10⁶ K/s而很大,只能得到以熔融旋淬法製作、厚度數十µm的薄帶;多成分合金使臨界冷卻速度下降後,才能製作cm級的塊狀金屬玻璃。