第五章 非晶态材料的制备
非晶态材料的制备及其性能研究
非晶态材料的制备及其性能研究非晶态材料，也叫无定形态材料，是指没有长程有序结构的固体材料。
相比晶态材料，它的纹理不规则、没有明确的晶格结构，因此具有很多独特的性质。
近年来，随着人们对材料性能的无限追求，非晶态材料成为了材料科学领域的一大研究热点，早已不再是理论学术概念，而成为了一种有着巨大市场应用前景的新型材料。
1. 非晶态材料的制备方法及技术传统的制备非晶态材料的方法有两种：一是迅速冷却，又称快速凝固，简单来说，就是将熔融的金属材料在短短几毫秒的时间内迅速冷却到室温。
这种方法可分为单滴冷却法和薄带连续冷却法两种。
其中，单滴冷却法是指用高速旋转的加热器将熔融的金属材料快速的喷至散热水中，实现热量快速释放。
由于淬火速度非常快，凝固时进一步形成的超冷液态，不会复化成晶体，从而形成非晶态。
而薄带连续冷却法则是将熔融金属材料浇注在旋转的宽短滚筒上，通过传热的方式来形成非晶态材料片。
另外，还有一种制备非晶态材料的方法叫化学合成法，它是一种通过化学方法来制备非晶态材料的方法。
这种方法把金属离子和配体分子号召聚在一起，形成液膜，并且通过合适的合成方法来促进分子、离子间的分散和组合。
自20世纪80年代以来，溅射技术，离子激发法、激光加热技术、等离子体喷射技术、反应性电弧气相沉积等方法，使非晶体材料的制备技术一步步向前，使新一代的非晶态材料得以得到更好的制备，使得对非晶材料的分析、构建和探索进入更广泛的领域。
2. 非晶材料是如何改变电子、声波等传输性质的？非晶材料一般表现出强烈的非线性特性，并且具有广阔的透明窗口，这使它们成为超快和频率倍增光学、光电学领域的重要材料。
低维非晶材料的电子和声子结构与传统晶体不同，特别是在近似伦敦极限的的高压和温度条件下，本质上的非晶态态可以被压制并进一步优化。
非晶态可以大幅改善传输性能，从而提高制造和应用中的效能。
3. 非晶态材料在实际应用中有哪些优势？a. 硬度大：晶态材料的硬度主要取决于其晶格结构，而非晶态材料无明确的晶格结构，更加致密，所以其硬度理论上更高。
非晶态材料的制备和性质
非晶态材料的制备和性质随着科技的飞速发展，材料科学技术也随之不断进步。
作为一种新兴的材料，非晶态材料在各个领域都有广泛的应用，如电子、电工、力学、生物、化学等，因此其制备和性质研究备受关注。
一、非晶态材料的制备方法非晶态材料是一种没有长程有序结构的固体材料。
制备非晶态材料有多种方法，以下介绍其中几种。
1、快速凝固法快速凝固法是制备非晶态材料的最常用方法之一，其原理是通过快速冷却液态金属，使分子结构无法排列，从而形成非晶态材料。
快速凝固法分为多种，如单轴拉伸、液滴飞散、旋转坩埚等。
2、物理气相沉积法物理气相沉积法是在真空中通过鼓泡、溅射和蒸发等途径将材料沉积在基底上，形成非晶态材料。
常见的物理气相沉积法有热蒸发法、磁控溅射法和激光蒸发法等。
3、溶胶凝胶法溶胶凝胶法利用液相化学反应制备非晶态材料。
它的原理是通过在溶液中加入一定比例的试剂，使得所生成的凝胶液能够数十到数百度地加热固化，形成非晶态材料。
这种方法对于非晶金属氧化物材料的制备具有独特优势。
二、非晶态材料的性质由于非晶态材料的化学成分和物理结构的特殊性质，它具有很多独特的物理和化学性质。
以下将简要介绍几种常见的非晶态材料性质。
1、高热稳定性和良好的化学稳定性由于非晶态材料的结构更加紧密，非常难以发生物理和化学变化，因此非晶态材料具有高热稳定性和良好的化学稳定性。
这是一些化学储能和高温环境材料的理想选择。
2、优异的机械性能非晶态材料的内部结构类似于玻璃，在形变过程中，分子排列难以发生变化，从而使其具有优异的机械性能。
这种性质使得非晶态材料成为了开发高强度、高韧性和高导电性的材料的理想选择。
3、宽的电学响应范围由于非晶态材料中排列不规则，因此其电学响应范围非常宽。
这种特性使得非晶态材料在先进的光电技术中得到了广泛的应用。
4、特殊的磁性质一些非晶态材料具有特殊的磁性质，如低磁滞、高磁弛弦、高磁导率和高饱和磁感应强度等。
这使得非晶态材料成为了磁性储存器和传感器的重要材料。
非晶态材料制备及性能研究
非晶态材料制备及性能研究非晶态材料是一类独特的材料，其具有无序排列的结构，并且没有结晶性。
这种材料在实际应用中具有很大的潜力，因为它们可以在很多方面优于晶态材料。
在本文中，我们将重点探讨非晶态材料的制备方法及其性能研究。
1. 非晶态材料的制备方法非晶态材料的制备方法多种多样，其中较为常见的方法有：1.1 快速凝固法快速凝固法是一种常用的制备非晶态材料的方法。
该方法的原理是通过极快的固化速度，将材料的结晶过程阻止，使其保持在无序排列的状态。
快速凝固法有多种类型，包括基体法、轧制法、溅射法和熔滴法等。
其中基体法和轧制法是较为常见的制备非晶态材料的方法。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD）是一种在高温气氛下进行的化学反应过程，可以制备高质量的非晶态材料。
CVD法以气体为起始材料，通过化学反应沉积非晶态材料在基底上。
这种方法可以制备出很小颗粒的非晶态材料，并能够实现对其形貌和尺寸的精密控制。
1.3 溶胶–凝胶法溶胶–凝胶法是制备非晶态材料的一种简单有效的方法。
该方法通过以溶胶为基础，经过凝胶化和热处理等步骤来制备非晶态材料。
溶胶–凝胶法能够制备较大尺寸的非晶态材料，并且可以调控它们的成分和微观结构。
2. 非晶态材料的性能研究2.1 机械性能非晶态材料的机械性能是研究非晶态材料的重要指标。
相比较于晶态材料，非晶态材料具有更高的强度，更大的韧性和更好的抗腐蚀性。
这使得非晶态材料在各种领域中有着很广泛的应用，例如受力部件、压力容器和电子产品等。
2.2 导电性能非晶态材料的导电性能也是非常重要的。
自1982年发现金属玻璃以来，非晶态金属的导电性引起了研究人员的广泛关注。
非晶态金属电阻率通常比普通金属要高，但其导电性能也非常重要。
例如，在电池制造中，非晶态钴铁磁性材料常用作电动车辆的电池材料。
2.3 光学性能非晶态材料的光学性能也是非常重要的。
非晶态材料能够用于制造高质量的光学器件、传感器和显示器件等。
非晶态材料的制备及其特性与应用
非晶态材料的制备及其特性与应用随着人类科技的不断进步，材料科学也在不断地发展和更新，而非晶态材料就是其中之一。
非晶态材料是一种新型材料，其具有许多独特的物理和化学性质，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍非晶态材料的制备方法、特性和应用。
一、非晶态材料的制备非晶态材料（amorphous）可以理解为一种没有长程有序结构的材料，其结构是类似于未定型玻璃的随机分子排布。
目前，制备非晶态材料的方法主要有以下几种：1. 溅射法溅射法是利用高能离子轰击固体表面的原理，将固态材料弹射出来后，在气相当中沉积下来形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料，粒径小、质量均一。
2. 快速冷却法快速冷却法也称为淬火法，是将材料熔融后，以极快的速度（大于10^5 K/s）冷却，从而形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料具有优异的热稳定性和力学性能，适用于制备金属、合金和非晶态氧化物。
3. 液相冷却法液相冷却法是通过将材料熔化后，将其快速冷却到玻璃态，然后将玻璃态材料破碎成为微小颗粒。
这种方法制备出的非晶态材料，因其微小粒径和高比表面积，表现出极好的光催化活性。
二、非晶态材料的特性1. 非晶态材料具有高硬度和高强度，能承受较大的压力和拉伸。
2. 非晶态材料具有优良的耐磨性，适用于制造摩擦部件。
3. 非晶态材料较纯晶态材料具有更好的耐腐蚀性，可应用于化学和电子领域。
4. 非晶态材料在高温环境下表现出领先于晶体材料的耐腐蚀性和高温稳定性。
5. 非晶态材料具有优异的磁性和电学性质，适用于制造传感器和记录设备。
三、非晶态材料的应用1. 材料领域非晶态材料适用于制造多种材料，例如玻璃、金属和聚合物。
非晶态材料的制造成本较低、加工成形能力强，并且可以制造出复杂的外形。
2. 能源领域非晶态材料的应用在能源领域开始被越来越重视。
非晶态材料制成的太阳能电池具有响应时间短、转化效率高等优点。
3. 生物技术非晶态材料的应用在生物医学领域中，特别是在生物诊断和治疗方面。
非晶态材料的结构与制备技术
非晶态材料的结构与制备技术非晶态材料，也被称为玻璃态材料，是一种具有无定型结构的物质。
其原子排列无规律，没有长程有序性，与晶态材料相比，非晶态材料具有独特的性质和应用。
本文将分别从结构和制备两个方面探讨非晶态材料的相关知识。
一、非晶态材料的结构非晶态材料的结构是无序的，原子之间没有规则的排列方式。
相对于晶态材料，非晶态材料在微观层面上更加复杂，并且充满了缺陷。
但是，这种无序的结构为非晶态材料赋予了一些特殊的性质。
首先，非晶态材料的原子密度分布不均匀，这导致了其具有均匀的光学性质。
相比之下，晶态材料具有周期性的原子排列，其光学性质则具有很强的方向性。
这一特性使得非晶态材料在光学器件方面有着广泛的应用，比如光纤和太阳能电池等。
其次，非晶态材料的无序结构使其热膨胀系数较低。
晶态材料由于其周期性结构，其在温度变化时会发生体积的变化，导致热膨胀系数较高。
而非晶态材料不存在周期性结构，因此不受温度影响的程度较小。
这一特性为非晶态材料在高温环境下的应用提供了可能性，如高温陶瓷和耐火材料等。
另外，非晶态材料具有优异的力学性能。
其无序的结构使得原子之间的相互作用变得复杂，增加了材料的韧性和抗剪切能力。
这使非晶态材料成为一种理想的结构材料，用于制备坚固耐用的构件，如飞机零件和汽车零件等。
二、非晶态材料的制备技术非晶态材料的制备技术主要有几种，包括快速淬火、溅射和化学气相沉积等。
快速淬火是一种常用的非晶态材料制备技术。
通过将高温熔融的金属快速冷却，可以使其变为非晶态。
这是由于快速冷却过程中原子无法充分重新排列，形成有序结构，而保持了无定型的非晶态结构。
快速淬火技术广泛应用于非晶态合金和非晶态玻璃的制备中。
溅射也是一种常见的非晶态材料制备技术。
通过将靶材表面的原子击打出来，形成薄膜沉积在基材上。
溅射过程中的高能量撞击使得产生的薄膜具有非晶态结构。
溅射技术广泛应用于薄膜材料的制备，如导电薄膜和光学薄膜等。
化学气相沉积也可以制备非晶态材料。
非晶态材料的制备及其物性研究
非晶态材料的制备及其物性研究近年来，非晶态材料因其独特的物理、化学和机械性能，成为了材料领域中越来越受关注的研究领域之一。
非晶态材料具有各种各样的应用，包括金属、聚合物和陶瓷，且受到了广泛的研究，还被视为材料科学中的一个重要分支。
本文将就非晶态材料的制备及其物性研究进行探讨。
一、非晶态材料的制备方法1. 物理气相沉积法物理气相沉积法是制备非晶态材料最常见的方法之一。
一般而言，物理气相沉积法可以通过控制不同的条件，例如沉积温度、沉积速率、气压等，来调整非晶态材料的物性参数。
通常，这种方法涉及到将材料蒸发或者溅射到基底表面上，形成非晶薄膜。
2. 紧密堆积法紧密堆积法也是常见的制备非晶态材料的方法之一。
这种方法是通过将微米或纳米颗粒堆积在一起，在高压或高温下处理，形成非晶态材料。
紧密堆积法可以在普通室温和大气压力下完成。
3. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种化学方法，可以通过化学反应形成非晶态材料。
这种方法可以将金属骨架、陶瓷骨架以及聚合物结构物修饰成非晶态材料，通过控制时间，浓度和温度来形成不同的非晶态材料。
二、非晶态材料的物性研究1. 电学性质非晶态材料的电学性质是非常重要的一种物性。
非晶态材料的电学性质可以控制材料的导电性能，因此可以被广泛应用于微电子器件中。
具有高介电常数和低介质损耗的非晶态材料可用于电容器和传感器中。
2. 光学性质非晶态材料也具有重要的光学性质，包括透明度和反射率等。
在平面光学元件中，非晶态材料可以用作反射镜、中性密度滤波器以及偏振片等。
此外，在光纤通信领域，非晶态材料也扮演着非常重要的角色。
3. 机械性质与晶体材料相比，非晶态材料在力学性质方面表现出更加独特的性能。
一些非晶态材料具有非常高的弹性极限和强度，使得其在航天器和其他应用领域中得到了广泛应用。
综上所述，非晶态材料在材料科学中具有非常重要的地位。
制备非晶态材料的方法和控制材料的物性研究具有重要意义。
希望未来材料学家们能够在非晶态材料领域中发掘更多材料的应用价值和制备方法。
非晶态材料的制备课件
20世纪末至今
随着科技的发展，非晶态 材料的应用领域不断扩大 ，成为材料科学领域的重 要分支。
02
非晶态材料的制备方法
气相沉积法
物理气相沉积法
利用物理方法（如真空蒸发、溅射等 ）将材料从固态转化为气态，然后沉 积在基底上形成非晶态薄膜。
化学气相沉积法
通过化学反应将气态前驱体转化为非 晶态材料，通常需要在较高的温度和 压力下进行。
燃料电池
非晶态材料可以作为燃料电池的电极材料，提高 电极的催化活性和稳定性。
储能电池
非晶态材料具有较高的能量密度和快速的充放电 能力，可用于制造高能电池。
在电子信息领域的应用
集成电路
非晶态材料具有优良的导电性和稳定性，可以用于制造集成电路 中的金属导线。
电子器件
非晶态材料可以用于制造电子器件的电极和半导体层，提高器件性 能和稳定性。
绿色可持续发展
在非晶态材料的制备过程中，需要关 注环保和可持续发展，开发低能耗、 低污染的制备方法，以实现绿色生产 。
THANKS
感谢观看
非晶态材料内部原子排列相对较 为规整，存在一定的短程有序结 构，这使得非晶态材料具有一定
的物理和化学性能。
无明显的界面
非晶态材料内部原子排列较为连 续，没有明显的界面或晶界存在 ，这使得非晶态材料在某些方面
具有更好的性能。
04
非晶态材料的应用前景
在新能源领域的应用
太阳能电池
非晶态材料可以用于制造高效、低成本的太阳能 电池，提高光电转换效率。
非晶态材料的应用领域
01
02
03
机械工程
用于制造耐磨、耐腐蚀的 零部件，如轴承、齿轮等 。
电子工程
用于制造电子元器件，如 非晶态金属薄膜、非晶态 半导体等。
第5章 非晶态材料的制备
2
44
非晶态材料的基本概念和基本性质
固体材料可分成几个层次：
在完美的单晶体中，原子在整块材料中的排列 都是规则有序的；
在多晶体和微晶体中，只有在晶粒内部，原子 的排列才是有序的，而多晶体中的晶粒尺寸通 常部比微晶体中的更大一些，经过腐蚀后，用 一般的金相显微镜甚至用肉眼都可以看出晶粒 和晶界；
定义玻璃化温度Tg为粘度相当于1013泊时的温度，这时位形 熵最小，几乎为零。因此只有当熔体冷却温度值低于玻璃 化温度时，非晶态才趋于稳定。为防止结晶发生，一般要 求熔体的过冷度ΔT（=Tm－Tg, Tm为热力学熔点，即粘度接 近于零时的温度）要小。实践上，经常将无机化合物的Tg, 作纵坐标、Tm作横坐标，对画成一直线，直线Tg/Tm=2/3， 形成非晶态的冷却速度相当于102℃/sec，如用此冷凝速度， 在直线上方的物质容易形成非晶态，在直线下方的物质则 难以形成非晶态；若Tg/Tm=1/2，则要使该直线上方的物质 形成非晶态，冷却速度要不小于103~105℃/sec。
在非晶体中，不存在晶粒和晶界，不具有长程 有序。
2
55
非晶态材料的基本概念和基本性质
非晶态的基本定义
非晶态固体中的无序并不是绝对的“混乱”，而是破坏 了有序系统的某些对称性，形成了一种有缺陷、不完整 的短程有序。
一般认为，组成物质的原子、分子的空间排列不呈周期 性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，只有由于 原子间的相互关联作用，使其在小于几个原子间距的小 区间内(1～1.5nm)，仍然保持形貌和组分的某些有序 特征而具有短程有序，这样一类特殊的物质状态统称非 晶态。
➢ 非晶态半导体材料 （Si、Ge以及部分硫化物）
➢ 非晶态超导体 （非晶合金）
➢ 非晶态高分子材料
第5章 非晶态材料的制备讲解
李亚伟 赵雷 无机非金属材料系
2018/10/12/10:12:23
第5章 非晶态材料的制备
Non-crystalline Materials Synthesis
2018/10/12/10:12:24
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5.1非晶态材料的基本概念和基本性质
固体材料可以按照其中原子的排列的有序程度分为晶态 和非晶态两大类。
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非晶态固体的形成规律
非晶固体的形成大致可以分为3类：
第一类为类金属元素（或弱金属元素）与非 金属元素的组合。类金属元素主要是周期表中 ⅢA 、 ⅣA 、 ⅤA 元素，非金属元素主要是 ⅥA 和 ⅦA 元素，它们能形成诸如氧化物、硫化物、硒
化物、氟化物和氯化物等非晶态物质；
这一模型最早是由贝尔纳(Bernal)提出，用来研究液态金属结构的。他 在一只橡皮袋中装满钢球、进行搓揉挤压，使得从橡皮袋表面看去， 钢球不呈现规则的周期排列。贝尔纳经过仔细观察，发现无序密堆结 构仅由五种不同的多面体所组成—贝尔纳多面体
贝尔纳多面体
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非晶态固体的结构模型
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非晶态固体制备
非晶态固体与晶态固体相比，从微观结构讲有序 性低；从热力学讲，自由能要高，是一种亚稳态。基 于这样的特点，制备非晶态固体必须解决下述 2个问 题： （1）必须形成原子或分子混乱排列的状态； （2）必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度 范围内保存下来，使之不向晶态转变。
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非晶态材料的基本概念和基本性质 非晶态的基本定义 非晶态固体中的无序并不是绝对的“混乱”，而是 破坏了有序系统的某些对称性，形成了一种有缺陷、不 完整的短程有序。 一般认为，组成物质的原子、分子的空间排列不呈 周期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，只有 由于原子间的相互关联作用，使其在小于几个原子间距 的小区间内(1～1.5nm)，仍然保持形貌和组分的某些有 序特征而具有短程有序，这样一类特殊的物质状态统称 非晶态。
非晶态材料的制备及性质研究
非晶态材料的制备及性质研究一、引言非晶态材料是一类在凝固时没有形成规则结晶结构的物质。
它们具有许多特殊的物理和化学特性，例如高密度、超强硬度和高力学阻尼性能。
这些特性使得非晶态材料被广泛应用于制造高性能材料和微电子器件等领域。
本文将介绍非晶态材料的制备方法，探讨其性质研究现状及未来发展方向。
二、四种制备非晶态材料的方法1. 熔融淬火法熔融淬火法是较为常用的制备非晶态材料的方法。
它的基本原理是将金属或合金加热至高于其熔点，然后迅速冷却到室温以下。
在快速冷却的过程中，金属或合金没有足够的时间来形成晶体结构，从而形成非晶态结构。
熔融淬火法的优点在于可以在室温下制备大面积的非晶态薄膜和多组分玻璃材料。
然而，这种方法对于高熔点的合金和易氧化金属的制备较为困难。
2. 溅射法溅射法是另一种常见的非晶态材料制备方法，它的基本原理是将金属或合金靶材置于真空室内，然后利用离子轰击或电子轰击等手段将靶材表面原子溅射出来。
这些原子以极高速度沉积到衬底上，形成非晶态薄膜。
溅射法可以制备多种材料的非晶态薄膜，具有优良的化学均匀性和结晶性能。
但是，由于需要真空设备和高昂的成本，溅射法一般只用于小面积的薄膜制备。
3. 机械合金化法机械合金化法是一种将原材料粉末混合并经高强度机械碾压形成非晶态钎料的方法。
这种方法的基本原理是通过机械碾压将原材料粉末混合均匀，然后控制碾压时间和碾压力度以制造非晶态钎料。
机械合金化法可以制备许多非晶态合金，具有良好的热稳定性和化学稳定性。
然而，由于合金中添加的原材料粉末数量有限，因此机械合金化法仅适用于小规模的制备。
4. 其他方法除了以上三种制备非晶态材料的方法外，还有一些较为新颖的制备方法，例如分子束外延法、热化学气相沉积法和激光凝固法等。
这些方法具有不同的优势和限制，可以根据不同的需求和材料特性进行选择。
三、非晶态材料的性质研究1. 机械性能非晶态材料的机械性能是其最显著的特点之一。
由于其无晶体结构，非晶态材料通常具有非常高的硬度和强度，同时具有良好的弹性模量和塑性形变能力。
无机非晶态材料的制备及其应用
无机非晶态材料的制备及其应用无机非晶态材料是指没有长程有序的结构、无法通过晶体学方法研究的固体材料。
它们由于其特殊的结构和性质, 在许多领域中都得到了应用。
本文将介绍无机非晶态材料的制备方法及其应用。
一、无机非晶态材料的制备1. 快速凝固快速凝固是制备无机非晶态材料的重要方法之一。
利用这个方法，可以在很短的时间内制备出毫米到纳米级别的非晶态合金。
其主要原理是利用急冷的方法，将液态金属迅速凝固到非晶态状态。
这种方法可以通过多种方法实现，如快速凝固合金薄膜、快速凝固法、分子束外推法等方法。
2. 化学合成化学合成也是一种常见的制备无机非晶态材料的方法。
这种方法可以先通过溶液中的金属离子或其它化学物质，以一定的条件下制备纳米颗粒或溶胶。
然后使用一定的方法，如干燥、热处理等方式使其形成非晶态材料。
二、无机非晶态材料的应用1. 磁性材料无机非晶态磁性材料在电子技术、计算机储存器等领域中得到了广泛的应用。
与传统的铁磁材料相比，无机非晶态材料的磁导率高、矫顽力低、磁滞效应小，具有优异的磁性能。
2. 储氢材料储氢材料是指一类能够储存氢气并释放出来的材料。
无机非晶态材料因其结构松散、介孔结构丰富等特点被广泛应用于储氢材料的制备中。
具有高氢容量、低压下、低温时释放氢气等特点，被认为是未来氢燃料和制氢技术的关键。
3. 传感器材料无机非晶态材料因其结构可调和反应灵敏等特点在传感器材料的制备中得到了广泛应用。
能够用于压力传感器、温度传感器、化学传感器等多种传感器材料的制备。
4. 生物医学材料无机非晶态材料的生物相容性优良、生物可降解等特点被广泛应用于生物医学材料的研究中。
如用于疏通血管的支架、生物可降解的3D打印等领域，为医学领域的发展做出了重要贡献。
总结：无机非晶态材料是一种结构特殊的材料，具有丰富的性质和应用潜力。
目前，无机非晶态材料的制备方法已经得到了较为成熟的发展，而其应用领域也在不断扩展。
未来，随着科技的不断进步，无机非晶态材料必将成为促进科学技术和社会经济的重要材料之一。
第五章_非晶态合金制备技术-29页精品文档
02.12.2019
材料成型及控制工程教研组
13
表5-1 铝基非晶合金和其他合金的抗拉强度、 比强度
02.12.2019
材料成型及控制工程教研组
14
表5-2 非晶态合金的主要特性及其应用
02.12.2019
材料成型及控制工程教研组
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第5章 非晶态合金制备技术
I
N0Dexp
G* kT
23
A0
exp
Ev kBT
其中
h A0 vm
(5-30)
式中，A0为指前因子，与合金种类有关；Vm为 流动单元体积；KB为Boltzmann常数；h为Planck 常数；Ev为流动单元在熔液中从一个平衡位置移动 到另一个平衡位置时所需要克服的激活能。
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kT
a09x f 3Nv0
expT1r3.02T4r2
1exp
HmTr RT
3
(5-14)
Rc
Tm Tn tn
(5-15)
式中，Tm为合金的熔点；Tn为TTT曲线极值点所对
应的温度；tn为TTT曲线极值点所对应的时间。
(5-24)
Trm
n i1
Ci
1 Tim Tm
其中 Tm CiTmi (5-25)
式中，T m i 是第i组元的熔点，其余符号的意义同前。
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材料成型及控制工程教研组
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(5-26) I n D m a x 1 . 5 2 7 . 8 4 L 3 6 . 4 3 L T r m 1 9 9 9 5 . 3 5 W 4 7 5 . 5 5 W 2 5 . 1 5 n 1 1 . 1 Y (5-27) I n R c 1 0 . 8 1 1 3 6 . 1 5 L 1 7 7 . 6 9 L T r m 3 3 3 . 7 6 W 2 8 8 . 2 1 W 4 8 . 6 4 n 1 7 . 3 8 Y
第五章 非晶态材料的制备
18
• （3）软磁特性
软磁材料
磁场强度H的国际单位是A/m。高斯单位是Oe（奥斯特）。
19
• （3）软磁特性
• 所谓“软磁特性”是指磁导率和饱和磁感应强度高，
矫顽力和损耗低。
• 目前使用软磁材料多为结晶材料，具有磁晶各向异性
而互相干扰，结果使磁导率下降。
• 非晶态合金中没有晶粒，不存在磁晶各向异性，磁特
命物质以及液晶都属于这一范畴。
• 在聚合物中，连接的原子的单向性（不对称性）呈现
无规则变化时，该聚合物将形成无规立构体，此时表 现为非晶状态。
13
（5）非晶体玻璃
14
• （5）非晶体玻璃
• 石英玻璃：石英玻璃的结构是无序而均匀的，有序范围大约是
0.7~0.8nm。硅氧四面体[SiO4]之间的转角宽度完全是无序分布 的， [SiO4]以顶角相连，形成一种向三度空间发展的架状结构。
下而不发生结晶。
33
34
五. 非晶材料的制备
1.粉末冶金法
35
2. 气相直接凝聚法
36
• （2）真空蒸发沉积 • 由于纯金属的非晶薄膜晶化温度很低，因此，
常用真空蒸发配以液氮或液氦冷底板加以制备。
• 为减少杂质的掺入，常在具有1.33×10-8Pa以
上的超真空系统中进行样品的制备，沉积速率 一般为每小时几微米，膜厚为几十微米以下。
21
三、非晶态的形成
• 1. 影响非晶态合金形成的因素 • 内因：材料的非晶态形成能力。 • 外因：足够的冷却速度，使熔体在达到凝固温
度时，其内部原子还未来得及结晶就被冻结在 液态时所处位置附近，从而形成无定形的固体。
材料的非晶态形成能力： 合金 > 纯金属； 金属/ 非金属合金 > 金属/ 金属合金
第五章 非晶态合金制备技术
12
N0
式中，
I
都可以通过快速冷却获得非晶态固体材料。 但是对于纯金属而言，其最短时间约为 10-6s，这意味着纯金属必须以大约 1010K/s的速率冷却时才可能获得非晶态。 对于合金而言，获得非晶态的临界冷速与 合金的成分、合金中原子间的键合特性、 电子结构、组元的原子差异以及相应的晶 态相的结构等因素有关，为获得非晶态金 属合金主要有以下两种途径： ①研究具有低的临界冷却速率的合金系统， 以便得到形成非晶态的较为便利的条件； ②发展快速冷却的技术，以满足获得非晶 态金属的技术需要。
H m Tr RT
3
(5-14)
Rc
Tm Tn tn
(5-15)
式中，Tm为合金的熔点；Tn为TTT曲线极值点所对
应的温度；tn为TTT曲线极值点所对应的时间。
19
n i 1
Ci
1
ri r
2
n
2
x Ci xi x
i 1
其中r n Ciri
i 1
其中
n
x Ci xi
材料类型 非晶态合金
抗拉强度бb/MPa 1140
比强度/（×106/cm) 3.8
超硬铝
520
1.9
马氏体钢
1890
2.4
钛合金
1100
2.4
7
•特殊的物理性能 非晶体合金因其结构呈长程无序，故在物理性能上与晶态合金不同，
第5章 非晶态无机材料及其制备
多晶的每个晶粒大小和形状不同，取向凌乱，没有明显 的外形，也不表现各向异性。晶粒：Grain，而非Particle。
二、形成非晶合金的合金化原则
1、不同金属或合金形成非晶的能力差别很大 有些纯金属形成非晶需要冷却速率大于1010K/s； 有些合金形成非晶的冷却速率可小于106K/s； 而对于Pd77.5Cu6Si16.5、Pd60Cu20P20、Pd56Ni24P20，
即使冷却速率低到102K/s也能形成毫米级的大块非晶。
3、非晶体及其特点 非晶体：与晶体对应，原子或分子无规则排列，无周期 性、无对称性的固体，如玻璃，非晶碳。一般，无定型就是 非晶，amorphous，或者glass(玻璃态)。 （1）非晶体的宏观特征 ① 只有玻璃转化温度，无熔点。 ② 没有规则的多面体几何外型，可以制成玻璃体，丝，薄 膜等特殊形态。 ③ 物理性质各向同性。
过冷度：实际结晶温度与熔点之差；ΔT= T0 - T1 ② 动态过冷度：结晶过程中，液-固界面前沿液态温度与熔 点之差。 ③ 影响过冷度的因素：冷却速度，金属的性质，金属的纯 度，其中冷却速度是主要因素，冷却速度↑，ΔT↑，实际结 晶温度T1↓。
2、乳化液滴法的原理 加大冷却速率的途径之一是加大过冷度，均质成核比 非均质成核需要更大的过冷度。 一般最大过冷度为金属熔点绝对温度的20%左右，利 用乳化液滴法可提高至30%～40%。 使液滴弥散分布在一种溶液中，对于高纯金属只有极 少液滴中有成核剂，因此可以造成很大的过冷度。 决定过冷度的主要因素之一是颗粒大小。
非晶态材料的制备与应用研究
非晶态材料的制备与应用研究非晶态材料是指没有长程有序结构的材料，其原子排列方式呈现一定的无规则性。
这种材料具有良好的力学性能、导电性能、磁性能、化学稳定性以及较强的可塑性，由于其突出的特性引起了广泛的研究与应用。
本文将从非晶态材料的制备、性能以及应用等方面进行深入探讨。
一、非晶态材料的制备非晶态材料制备的方法主要有液态淬火法和物理气相沉积法。
1. 液态淬火法液态淬火法是一种将高温合金液态迅速冷却至非常低温的方法。
该方法通常使用金属熔体，使其迅速冷却至玻璃态或非晶态。
液态淬火法主要通过改变冷却速度、合金成分以及熔体深度来调整非晶态合金的形成。
其中，快速加热和淬火是实现材料非晶化的主要方式。
2. 物理气相沉积法物理气相沉积法采用一个时控制的气氛，通过使金属材料加热并蒸发，将气体沉积到基体表面，从而形成非晶态材料。
其中，控制沉积速率和温度是实现非晶态材料形成的重要因素。
这种方法在制备大量材料时需要预留更多的时间，但相对而言，可以获得更均匀的厚度和更高的组织结晶度。
二、非晶态材料的性能非晶态材料具有较高的强度和硬度，比传统多晶材料具有更高的抗蚀性和弹性模量。
同时，非晶态材料具有更好的磁性，在磁铁、传感器以及储能系统的应用中具有广泛的应用价值。
此外，由于非晶态材料工艺的柔韧性和可调节性，其在导电性、光学、热学和化学反应等领域也被广泛应用。
三、非晶态材料的应用1. 导电性非晶态材料由于其良好的导电性能，被广泛用于半导体行业。
在晶体管、光电设备以及集成电路的制造中，非晶态材料可以起到重要的支撑作用。
此外，在锂离子电池、LED以及平板显示器等领域也具有很广泛的应用。
2. 光学非晶态材料在光学行业的应用也备受关注。
比如，在高速光纤通信领域，使用纤维光缆作为资讯传输主线，其中利用的光纤芯线材料就是非晶态材料，其优异的透光性可保证数据传输的高速和低噪音性。
3. 磁性目前，非晶态材料在磁性行业的应用中已越发广泛。
一般而言，传统的铁磁性材料的磁性受温度影响较大，而非晶态材料的磁性比铁磁性材料更高。
非晶态材料制备与应用研究
非晶态材料制备与应用研究近年来，非晶态材料备受关注，成为当今材料科学研究的热点之一。
相比于晶态材料，非晶态材料具有独特的物理和化学性质，被广泛应用于各个领域。
本文将从非晶态材料的制备方法和应用案例入手，探讨非晶态材料的制备与应用研究。
一、非晶态材料的制备非晶态材料是指结晶度较低的材料，其晶体结构无序，通常是具有高度非周期性的玻璃态结构。
制备非晶态材料的方法主要有四种，分别是快速凝固法、化学气相沉积法、等离子体喷涂法和激光熔覆等离子体沉积法。
快速凝固法是制备非晶态材料的主要方法之一。
在这种方法中，液态金属被迅速冷却，以避免金属的晶体结构形成。
该方法也可被用于制备非金属的非晶态材料，如氧化物和硅等材料。
化学气相沉积法是一种在气相中切割化学反应，来制备非晶态材料的方法。
在这种方法中，材料前驱体被分解成原子或分子级别的原料气体，并使其在底物表面上之前形成非晶态沉积物。
等离子体喷涂法也可用于制备非晶态材料。
在这种方法中，成分混合的粉末被输入等离子体枪中。
在此过程中，气体被电离，产生等离子体，等离子流和粉末混合在一起，并在底物表面上被喷涂成薄膜。
暴露在等离子体中的粒子表面融化并迅速固化，形成非晶态结构。
激光熔覆等离子体沉积法是一种通过灼热材料表面使其熔化和冷却来制备非晶态材料的方法。
在这种方法中，激光束被用于加热材料的表面，以促使表面熔化。
然后，材料表面迅速冷却并形成非晶态材料。
二、非晶态材料的应用非晶态材料由于其独特的结构和性质，被广泛应用于各个领域。
下面将介绍其在两个领域的应用案例。
1. 医疗领域非晶态材料在医疗领域中的应用正在得到越来越多的关注。
一些非晶态材料，如非晶态金属玻璃和非晶态氧化物玻璃，被用作医疗器械和医疗设备的制造材料。
非晶态金属玻璃具有超强的机械性能和高度的生物相容性。
它也被用于制造药物输送系统和医疗成像传感器。
其特殊的结构和性质也使其在糖尿病治疗中得到了广泛的应用。
研究发现，非晶态金属玻璃可以被用于控制胰岛素释放，从而达到糖尿病的治疗。
非晶材料的制备与控制
非晶材料的制备与控制非晶材料是一种特殊的材料，其结构不具备长程有序性，具有无定型的特点。
非晶材料具有许多独特的物理和化学性质，广泛应用于光学、电器、磁性等领域。
非晶状态的材料可以通过多种方法制备和控制，下面将详细介绍。
首先是熔融快速冷却法，这是非晶材料制备的最常用方法之一、通过将材料熔融，然后迅速冷却到液态温度以下，使固化速度大大加快，从而得到非晶态的材料。
这种方法需要使用快速冷却设备，如快速凝固器、淬火轮等。
通过调整冷却速度和材料成分，可以控制非晶材料的组成和性能。
溅射沉积法是另一种常见的制备非晶材料的方法。
该方法利用离子轰击靶材，从而使靶材表面的原子剥离，并沉积在基底上形成非晶态材料。
通过调整离子束能量、离子束角度和沉积温度等参数，可以控制非晶材料的成分和结构。
溶液淬火法是一种将溶液中的材料快速冷却到液态温度以下的方法。
通过将材料溶解在溶剂中，然后迅速冷却溶液，使其形成非晶态材料。
该方法适用于一些特殊类型的非晶材料，如聚合物和有机非晶。
离子束淬火法与溅射沉积法类似，都是通过高能离子轰击材料表面来形成非晶态材料。
该方法主要应用于薄膜和大面积的材料快速制备。
通过调整离子束能量、角度和剂量等参数，可以控制非晶材料的成分和性能。
机械合金化法是通过机械力对混合材料进行变形和变形来制备非晶材料的一种方法。
通常使用球磨机将多个材料混合并碾磨，产生大量的位错和晶界，从而形成非晶态材料。
此外，还可以利用高能球磨和等离子喷射等方法来制备非晶材料。
除了制备方法外，还可以通过控制制备条件和成分，来进一步控制非晶材料的性能和结构。
通过调整冷却速度、淬火温度和溶液浓度等参数，可以改变非晶材料的形态、硬度和磁性等性能。
此外，还可以通过合适的添加剂和掺杂剂来调整非晶材料的光学、电学和热学性质。
综上所述，非晶材料的制备与控制是一个复杂的过程，涉及到多种方法和参数的调整。
通过选择合适的制备方法和调整制备条件，可以得到具有特定性能和结构的非晶材料，为材料科学和工程提供了新的研究方向和应用前景。
非晶态材料的研究和制备
非晶态材料的研究和制备近年来，非晶态材料在材料科学领域中逐渐崭露头角。
因其具有优异的物理和化学性能，而受到广泛关注和研究。
本文将从非晶态材料的基本概念、性质、制备方法等方面进行探讨，希望能为广大读者提供一些参考信息。
一、非晶态材料的基本概念1.1 定义非晶态材料（Amorphous Material）在结构上不具有周期性，而且具有玻璃样的外观和性质。
它的原子和分子的排列方式没有长程的周期性，其结构呈现出无序给予的状态。
1.2 特点由于非晶态材料的微观结构呈现出无序排列的状态，因此其内部结构具有高度的复杂性和多样性，具有以下几个特点：①具有高度物理随机性；②易于形成混合物；③具有较好的化学纯度；④具有较强的成分均匀性。
1.3 分类根据其结构和材质特性的不同，非晶态材料可以分为以下几类：①无定形合金：主要由金属和非金属原子构成，具有良好的耐热、耐腐蚀等性能；②非晶态碳材料：主要成分为纯碳或石墨烯，具有高硬度、高强度、高热导率等性能；③非晶态半导体材料：主要用于制备电子器件、光学器件等，如非晶硅、非晶锗等。
二、非晶态材料的性质非晶态材料具有一些非常特殊的物理和化学性质：2.1 物理性质非晶态材料的物理性质一般与其晶体态的性质有很大的不同。
其中几种具有代表性的性质如下：①酶解温度低：采用物理方法制备的非晶态材料酶解温度往往比晶态材料低；②硬度高：非晶态材料有无定形结构的特点，因此具有比晶态材料更高的硬度；③玻璃化：非晶态材料呈现出类似于玻璃的外观和性质，而且具有良好的光学性能和透明度；④磁性：许多金属类的非晶态材料均具有较强的磁性。
2.2 化学性质非晶态材料的化学性质主要与材料的成分和微观结构有关。
其中几种具有代表性的性质如下：①耐腐蚀性高：在同样的氧化条件下，在非晶态铁中，铁会被破坏的速度要比在晶态铁中快10倍以上；②碳热还原反应中的晶化现象：非晶态碳材料在高温下可以转变为晶体结构，从而影响其性能；③耐高温：在高温下，非晶态材料呈现出高度的稳定性和高温下的耐蚀性。
非晶材料的制备
G * 60 kT
Tr T / Tm , Tr T / Tm (Tm T ) / Tm
Tr 0.2
kT /( 3 a 03 )
I HE V
AV
N
0 S
exp[
1 .229
T
2 V
T
3 V
f ( )]
IV
IH V0
I
H V
E
2021/8/16
NV：单位体积分子数； Tm：熔点； A0：分子直径； η：粘度
度
结束
液体 结晶
2021/8/16
玻璃 时间
时间-温度-结晶的“3T曲线”
非晶形成条件
1）晶核形成的热力学势垒ΔG要大，液体中不存在成核介 质；
2）结晶的动力学势垒要大，物质在Tm或液相温度处粘度要 大；
3）在粘度与温度关系相似的条件下，Tm或液相温度要低； 4）原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。
2021/8/16
非晶材料的应用
非晶态材料受到人们的重视是从20世纪50年代开始的。 1958年召开了第一次非晶态固体国际会议，尤其是1960年 从液态骤冷获得金-硅（Au79Si80）非晶态合金，开创了 非晶态合金研发新纪元。此后一系列“金属玻璃”被开发 出来，几乎同时也发展了非晶态理论模型，Mott-CFO （莫特-科弗奥）理论模型的奠基者1977年获得诺贝尔物 理学奖。这个模型是非晶态体系中电子能态的最基本的模 型。莫特开拓了作为固体物理新领域的非晶态物质电子过 程的研究，被誉为这个新的分支学科的奠基人。
415
>200,000 15×10-6
360
电阻率(mW-cm)
130
130
性能指标
钴基非晶
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三、非晶态的形成
• 1. 影响非晶态合金形成的因素 • 内因：材料的非晶态形成能力。 • 外因：足够的冷却速度，使熔体在达到凝固温
度时，其内部原子还未来得及结晶就被冻结在 液态时所处位置附近，从而形成无定形的固体。
材料的非晶态形成能力： 合金 > 纯金属； 金属/ 非金属合金 > 金属/ 金属合金
到一对高速旋转的辊子之间而形成金属 玻璃条带。
压延法示意图
• 特点： • 条带两面光滑，且厚度均匀，冷却速度约为106℃/s 。
46
（5）单辊法
单辊法示意图
47
（6）熔体沾出法
• 原理：当金属圆盘紧贴熔体表面高速旋转时，
熔体被圆盘沾出一薄层，随之急冷而成带。
熔体沾出法示意图
• 特点： • 此方法不涉及喷嘴的孔型问题，可以制备不同断面的条带。 • 缺点： • 冷却速度不及上述方法高，所以很少用于制备金属玻璃，而常用
• 硼酸盐玻璃：B2O3玻璃由硼氧三角体[BO3]组成，其中含有三角
体互相连接的硼氧三元环集团，在低温时B2O3玻璃结构是由桥氧 连接的硼氧三角体和氧三元环形成的向两度空间发展的网络，属 于层状结构。
15
16
3. 非晶态材料的特性
• （1）高强度、高韧性
非晶态合金的机械性能
利用非晶态合金的高强度、高韧性，已经开发了用于轮胎、传
• （c）当温度连续升高时，在某个很窄的温区内，会发
生明显的结构相变，是一种亚稳态材料。
7
8
别名
“过冷的液体” “金属玻璃” “玻璃金属” “无定型材料” “快速凝固材料”
9
2. 非晶态材料的分类
• （1）非晶态合金
• 非晶态合金又称金属玻璃，即非晶态合金具有金属和
玻璃的特征。
• 非晶金属玻璃材料中原子的排列是杂乱的，这种杂乱
• （3）从动力学观点来看，形成的关键问题是为避免发生可察觉
的结晶，要以多快的速率从液态冷却下来的问题。
24
25
26
27
28
四. 非晶态材料的制备原理与方法
• 1.非晶态材料的制备原理 • （1）获得非晶态材料的根本条件 • ——足够快的冷却速度，并冷却到材料的再
结晶温度以下。
• （2）制备非晶态材料需解决的两个技术关键：
（a）必须形成分子或原子混乱排列的状态； （b）将热力学亚稳态在一定范围内保存下来，
并使之不向晶态转变。
29
四. 非晶态材料的制备原理与方法
（3）制备非晶材料的基本原理示意
30
• （3）制备非晶材料的基本原理示意 • （a）可以看出，一般的非晶态形成存在气态、
液态和固态三者间的相互转化；
• （b）图中粗箭头表示物态间的平衡转变； • （c）非晶态转变在图中用空心箭头表示，在
39
40
3.液体急冷法
41
(1) 喷枪法
42
（2）锤砧法
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• 连续制备玻璃条带方法的特征：急冷喷铸，液
体金属的射流喷到高速运动着的羁绊表面，熔 层被拉薄而凝成条带。
液体急冷连续制备方法示意图
44
（3）离心法
管式炉
将0.5g左右的合金材料
装入石英管中
高频感应炉
将石英管降至旋转的圆筒中， 通入高压气体迫使熔体流经 石英管底部的小孔。
32
• （b）熔点Tm • 降低熔点可使得合金成分处于共晶点附近，更
容易形成非晶态。
• 多元合金比二元合金更容易形成非晶态。 • （c）玻璃化温度Tg • 玻璃化温度：在某些材料的热容-温度曲线上，
随T↑，热容值有一急剧增大的趋势，该点即为 材料的玻璃化温度。
• 提高玻璃化温度，金属更容易直接过冷到Tg以
2
一、引言
• 1960年，美国对非晶体材料的研究已经取得了巨 大成就。
• 过渡金属-类金属型合金开始用于各种变压器、传热器
铁芯；
• 非晶合金纤维已被用来作为复合材料的纤维强化； • 非晶铁合金作为良好的电磁吸波剂，已用于隐身技术
的研究领域；
• 某些非晶合金具有良好催化性能； • 非晶硅和非晶半导体材料在太阳能电池和光电导器件
命物质以及液晶都属于这一范畴。
• 在聚合物中，连接的原子的单向性（不对称性）呈现
无规则变化时，该聚合物将形成无规立构体，此时表 现为非晶状态。
13
（5）非晶体玻璃
14
• （5）非晶体玻璃
• 石英玻璃：石英玻璃的结构是无序而均匀的，有序范围大约是
0.7~0.8nm。硅氧四面体[SiO4]之间的转角宽度完全是无序分布 的， [SiO4]以顶角相连，形成一种向三度空间发展的架状结构。
• 这种方法也常用来制备非晶态半导体和非晶态
合金薄膜。
37
• （3）电解和化学沉积法 • 这种方法以上述两种方法相比，工艺简便、成
本低廉，适合用于制备大面积非晶态薄层。
• 1947年，美国标准计量局的Brenner等人，首先采用这
种方法制备出Ni-P和Co-P的非晶态薄层，并将此工艺 推广至工业生产。
于制备急冷微晶合金。
48
（7）熔滴法
• 原理：合金棒下端由自由电子束加热熔化，液
滴接触到转动的辊面，随即被拉长，并凝固成 丝或条带。
送带、水泥制品及高压管道的增强纤维，还可以开发特殊切削
刀具方面的应用。
17
• （2）抗腐蚀性
在中性盐溶液和酸性溶液中，非晶态合金的耐腐蚀性能 要比不锈钢好得多。
金属玻璃和不锈钢在10w%FeCl3·6H2O溶液中的腐蚀率
利用非晶态合金几乎完全不受腐蚀的优点，可以制造耐蚀管
道、电池电极、海底电缆屏蔽等。
箭头的旁边标出了实现该物态转变所采用的技 术。
31
（4）影响非晶态材料制备的因素
• （a）最主要因素——临界冷却速率Rc
金属熔体凝固的C曲线 成核临界冷却速度和结晶临界冷却速率。 能够避免形成任一临界晶核的最低冷却速度称为成核临界冷却速度； 结晶的体积率（Vc/V<10-6）所需要的最低冷却速度称为结晶临界冷却 速度。
• 钠钙硅玻璃：在熔融石英玻璃中加入碱金属氧化物，就会使原
有的“大分子”发生解聚作用。使得氧的比值增大，开始出现非 桥氧，使硅氧网络发生断裂。而碱金属离子处于非桥氧附近的网 穴中，形成了碱硅酸盐玻璃。若在碱硅二元玻璃中加入CaO，可 使玻璃的结构和性质发生明显的改善，获得具有优良性能的钠钙 硅玻璃。
第五章
非晶态材料的制备
一、引言
1960年，美国科学家皮·杜威等首先发现某些液 态贵金属合金（如金-硅合金）在冷却速度非常快 的情况下，当金属内部的原子来不及“理顺”，仍 处于无序状态时，便马上凝固了，成为非晶态金属 。这些非晶态金属具有类似玻璃的某些结构特征， 故称为“金属玻璃”。一开始，这种金属玻璃大都 是很薄的带状材料，应用受到限制。20世纪80年代 ，随着“块体金属玻璃”的问世，非晶态金属的应 用才有所推广。
• 20世纪50年代，Szekely又采用电解法制备出非晶态锗。 • 其后，Tauc等人加以发展，他们用铜板作为阴极，
GeCl4和C3H6（OH）2作为电解液，获得了厚约30微米 的非晶薄层。
38
• （4）辉光放电分解法 • 目前用于制备非晶半导体锗和硅最常见的方法。 • 首先是Chittick等人发展起来的。
18
• （3）软磁特性
软磁材料
磁场强度H的国际单位是A/m。高斯单位是Oe（奥斯特）。
19
• （3）软磁特性
• 所谓“软磁特性”是指磁导率和饱和磁感应强度高，
矫顽力和损耗低。
• 目前使用软磁材料多为结晶材料，具有磁晶各向异性
而互相干扰，结果使磁导率下降。
• 非晶态合金中没有晶粒，不存在磁晶各向异性，磁特
将锗烷或硅烷放进 真空室内
用直流或交流电场 加以分解
分解出的锗或硅原子 沉积在加热衬底上
快速冷凝在沉底上 而形成非晶态薄膜
• 该方法突出特点是：在所制成的非晶态锗或硅样品中，其电性活
泼的结构缺陷低得多。
• 1975年英国敦提大学的Spear及其合作者又掺入少量磷烷和硼烷，
成功地实现了非晶硅的掺杂效应使导电率增大了10个数量级，从 而引起了全世界的广泛注意。
性软。
• 具有高磁导率的非晶态合金可以代替坡莫合金制作各
种电子器件，特别是用于可弯曲的磁屏蔽。
矫顽力（Hc）是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其 磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的 磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽 力。
20
• （4）超导电性
5
• （4）非晶态的基本定义 • 一般认为，组成物质的原子、分子的空间排列不呈周
期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，只有 由于原子间的相互关联作用，使其在小于几个原子间 距的小区间内（1~1.5nm），仍然保持形貌和组分的 某些有序特征而具有短程有序，这样一类特殊的物质 状态统称为非晶体。
6
导电性的非晶态合金。
• 目前已经用快速淬火法制备了多种具有超导电性的非
晶态材料。
12
• （4）非晶态高分子材料
• 早在20世纪50年代，希恩等人在晶态聚合物的X射线衍
射图案中就曾发现过非晶态高分子聚合物的弥散环。
• 这些实际结构介于有序和无序之间，被认为是结晶不
好或部分有序结构。
• 现在已经证实，许多高聚物塑料和组成人体的主要生
• 目前，Tc最高的合金类超导体是Nb3Ge，Tc=23.2K。但，
超导合金较脆，不易加工成磁体和传输导体。
一些非晶态合金的超导转变温度 某些物质在温度低于某一值( Tc)时,其电阻率突然转变为零, 这 种状态称作超导状态, 这类物质称为超导体，Tc称作超导体的转 变温度。不同的超导材料, 其转变温度也不同。