โลหะและโลหะผสมอสัณฐาน

อะตอมถูกจัดเรียงอยู่ในความผิดปกติของทอพอโลยีในปริภูมิสามมิติโดยไม่มีคาบเวลาระยะยาว แต่ภายในช่วงของระยะห่างอะตอมหลายๆ อะตอม การจัดเรียงอะตอมยังคงมีกฎเกณฑ์บางประการ ดังนั้นจึงถือได้ว่าโครงสร้างอะตอมของโลหะผสมอสัณฐานนั้น "โรคระยะยาว โรคระยะสั้น" โดยทั่วไปมีการกำหนดว่าบริเวณลำดับระยะสั้นของโลหะผสมอสัณฐานน้อยกว่า 1.5 นาโนเมตร ซึ่งก็คือไม่เกิน 4-5 ระยะห่างของอะตอม ซึ่งทำให้พวกมันแตกต่างจากลำดับนาโนคริสตัลหรือไมโครคริสตัล=ในระยะสั้น สามารถแบ่งออกเป็นลำดับระยะสั้นของสารเคมีและลำดับระยะสั้นของทอพอโลยี ผลึกเป็นโครงสร้างที่มีการเรียงลำดับทั่วไป ในขณะที่ก๊าซ ของเหลว และของแข็งอสัณฐานอยู่ในโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบ วัสดุของแข็งอสัณฐานยังรวมถึงประเภทต่างๆ เช่น วัสดุอนินทรีย์อสัณฐาน (เช่น แก้ว) โพลีเมอร์อสัณฐาน และโลหะผสมอสัณฐาน (หรือเรียกอีกอย่างว่าแก้วโลหะ)

ความสามารถของโลหะในการผลิตสถานะอสัณฐานเป็นปัญหาที่ยากมาโดยตลอดซึ่งนักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่มุ่งเน้นไปที่การถอดรหัส นักวิทยาศาสตร์พบว่าหลังจากการหลอมละลาย อะตอมภายในของโลหะจะอยู่ในสถานะแอคทีฟ ทันทีที่โลหะเริ่มเย็นลง อะตอมจะค่อยๆ จัดเรียงอย่างช้าๆ ตามรูปแบบสถานะของผลึกเมื่ออุณหภูมิลดลง ก่อตัวเป็นผลึก ถ้ากระบวนการทำความเย็นเร็วและอะตอมแข็งตัวก่อนที่จะจัดเรียงใหม่ โลหะผสมอสัณฐานจะถูกสร้างขึ้น จะเห็นได้ว่าหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญในการผลิตโลหะผสมอสัณฐานคือการทำให้พวกมันเย็นลงอย่างรวดเร็ว การเตรียมโลหะผสมอสัณฐานต้องใช้กระบวนการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว สเปรย์เหล็กหลอมเหลวอุณหภูมิสูงลงในลูกกลิ้งทำความเย็นหมุนด้วยความเร็วสูง เหล็กจะเย็นลงอย่างรวดเร็วด้วยอัตราหลายล้านองศาต่อวินาที ทำให้อุณหภูมิของเหล็ก 1300 องศาลดลงเหลือต่ำกว่า 200 องศาในเวลาเพียงหนึ่งในพันของวินาที ทำให้เกิดแถบอสัณฐาน

ประเทศที่พัฒนาแล้วได้ใช้มาตรการล็อคดาวน์ทางเทคโนโลยีอย่างเคร่งครัดมาโดยตลอดสำหรับเทคโนโลยีการผลิตโลหะผสมอสัณฐาน หลังจากใช้ความพยายามอย่างไม่หยุดยั้งมาเกือบ 20 ปี ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ชาวจีนก็ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเทคโนโลยีในการเตรียมโลหะผสมอสัณฐานในช่วง "แผนห้าปีที่เก้า" โดยเชี่ยวชาญเทคโนโลยีหลักด้วยสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาที่เป็นอิสระ และมีความก้าวหน้าในการพัฒนาอุตสาหกรรมโลหะผสมอสัณฐาน โดยสร้างระดับอุตสาหกรรมโดยมีผลผลิตปีละ 4,000 ตัน เติมเต็มช่องว่างทางเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาของจีน โลหะผสมอสัณฐานมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และทางกลอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับโลหะผสมที่เป็นผลึก ยกตัวอย่างโลหะผสมอสัณฐานที่มีธาตุเหล็กเป็นหลัก ซึ่งมีลักษณะของความอิ่มตัวสูง ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กและการสูญเสียต่ำ อุตสาหกรรมสมัยใหม่มักใช้เพื่อผลิตแกนหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย ปัจจุบัน จีนสามารถผลิตแถบอสัณฐานที่มีข้อกำหนดต่างๆ กันได้ตามความต้องการของตลาด โดยมีความสว่างสูงถึง 220 มม. เมื่อเปรียบเทียบกับหม้อแปลงแกนเหล็กซิลิกอนแบบดั้งเดิม หม้อแปลงที่ทำจากโลหะผสมอสัณฐานนี้มีการลดการสูญเสียที่ไม่มีโหลดลง 60% ถึง 80% ซึ่งมีผลในการประหยัดพลังงานอย่างมาก หากหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายที่มีอยู่ทั้งหมดในจีนถูกแทนที่ด้วยหม้อแปลงโลหะผสมอสัณฐาน จะสามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าให้กับประเทศได้ 9 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงทุกปี ซึ่งหมายความว่าโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล 1 ล้านกิโลวัตต์สามารถสร้างได้น้อยลงทุกปี หรือ 3.64 ล้าน สามารถลดปริมาณถ่านหินได้หลายตัน และสามารถลดคาร์บอนไดออกไซด์และการปล่อยไอเสียอื่น ๆ ได้มากกว่า 9 ล้านลูกบาศก์เมตร ในแง่นี้ คนจะเรียกโลหะผสมอสัณฐานว่าเป็น "วัสดุสีเขียว"