第五章 非晶态材料的制备
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• （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
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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
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
• （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。
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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：
方面的应用已相当广泛。
3
二、非晶态材料的基本概念和基本性质
• 1. 非晶态材料的基本概念
• （1）有序态和无序态 • 根据组成物质的原子模型，可将自然界中物质状态分
为有序结构和无序结构两大类。
• （2）长程有序和短程有序 • 晶体中原子的排列是长程有序的；而非晶体是长程无
序的，只是在几个原子的范围内才呈现出短程有序。
喷射到高速旋转的 圆筒内壁
缓慢提升石英管从而可得到 螺旋状条带
离心法示意图
• 特点： • 由旋转筒产生的离心力给予熔体一个径向加速度，使之与圆筒接
触良好。
• 此法最容易形成金属玻璃。 • 可获得表面精度很高的条带，但条带的取出比较困难。 • 冷却速度可达到106℃/s。
45
（4）压延法
• 原理：将熔化的金属流经石英管底部小孔喷射
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。
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• （4）超导电性
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
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
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，美国加州理工学院杜威教授采用急冷法制得
非晶体至今，人们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
• 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B2Oபைடு நூலகம்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
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。
• 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。
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。
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。
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。
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（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。
的原子排列赋予了它一系列全新的特性。
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• （2）非晶态半导体材料
• （a）四面体配置的非晶态半导体，如非晶Si和Ge； • （b）硫系非晶态半导体，主要成分是周期表中的硫系； • （c）玻璃态半导体，硫系非晶态半导体通过加热-冷
却过程中发生晶态-非晶态的可逆转变。
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• （3）非晶态超导体
• 关于非晶态超导体的研究可以追溯到20世纪50年代。 • 1975年以后，采用液体金属急冷法制备了多种具有超
（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。
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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
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3.液体急冷法
41
(1) 喷枪法
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（2）锤砧法
43
• 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。
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。
• 非晶态材料在微观结构上具有三个基本特征：
• （a）只存在小区间内的短程有序，在近邻和次近邻原
子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长等） 具有一定的规律性，而没有任何长程有序；
• （b）它的衍射花样是由较宽的晕和弥撒环组成，没有
表征结晶态的任何斑点和条纹，用电镜看不到晶粒、 晶界、晶格缺陷等形成的衍衬反差；
• （3）单晶体、多晶体、微晶体和非晶体
• 单晶体：原子在整块材料中的排列都是规则有序的； • 多晶体 只有在晶粒内部，原子的排列才是有序的； • 微晶体 • 非晶体：不存在晶粒和晶界，不具有长程有序。
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非晶态材料，顾名思义，就是指非结晶状态的材料。它是对高 温熔液以每秒10万摄氏度的超急冷方法使其凝固因而来不及结晶而 形成的，这时在材料内部原子作不规则排列，因而产生了晶态材料 所没有的性能。无序，是象液体一样，互相积压，互相靠近，而不 是体心、面心之类。
• 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。
• 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。
• 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。
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。
22
23
• 2. 结构特点、热力学模型和动力学模型三个
方面决定非晶态合金的形成
• （1）非晶态合金的基本特征是其构成原子在很大程度上是混乱 无序的，体系的自由能比对应的晶态合金要高；
• （2）非晶态合金在热力学上属于非平衡的亚稳态，在一定条件
下有转变成为晶体的可能，但是，这种转变需要克服一定的势垒；
下而不发生结晶。
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五. 非晶材料的制备
1.粉末冶金法
35
2. 气相直接凝聚法
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• （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。
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 。
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（5）单辊法
单辊法示意图
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（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
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• （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）。
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• （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
生明显的结构相变，是一种亚稳态材料。
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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”
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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
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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
• （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。
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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：
方面的应用已相当广泛。
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二、非晶态材料的基本概念和基本性质
• 1. 非晶态材料的基本概念
• （1）有序态和无序态 • 根据组成物质的原子模型，可将自然界中物质状态分
为有序结构和无序结构两大类。
• （2）长程有序和短程有序 • 晶体中原子的排列是长程有序的；而非晶体是长程无
序的，只是在几个原子的范围内才呈现出短程有序。
喷射到高速旋转的 圆筒内壁
缓慢提升石英管从而可得到 螺旋状条带
离心法示意图
• 特点： • 由旋转筒产生的离心力给予熔体一个径向加速度，使之与圆筒接
触良好。
• 此法最容易形成金属玻璃。 • 可获得表面精度很高的条带，但条带的取出比较困难。 • 冷却速度可达到106℃/s。
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（4）压延法
• 原理：将熔化的金属流经石英管底部小孔喷射
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。
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• （4）超导电性
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。
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• （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
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• （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。
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• （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
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一、引言
• 1960年，美国加州理工学院杜威教授采用急冷法制得
非晶体至今，人们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
• 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B2Oபைடு நூலகம்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。
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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
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。
• 这种方法也常用来制备非晶态半导体和非晶态
合金薄膜。
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• （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。
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。
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• （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。
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。
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。
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（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。
的原子排列赋予了它一系列全新的特性。
10
• （2）非晶态半导体材料
• （a）四面体配置的非晶态半导体，如非晶Si和Ge； • （b）硫系非晶态半导体，主要成分是周期表中的硫系； • （c）玻璃态半导体，硫系非晶态半导体通过加热-冷
却过程中发生晶态-非晶态的可逆转变。
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• （3）非晶态超导体
• 关于非晶态超导体的研究可以追溯到20世纪50年代。 • 1975年以后，采用液体金属急冷法制备了多种具有超
（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。
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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
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3.液体急冷法
41
(1) 喷枪法
42
（2）锤砧法
43
• 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
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（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。
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。
• 非晶态材料在微观结构上具有三个基本特征：
• （a）只存在小区间内的短程有序，在近邻和次近邻原
子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长等） 具有一定的规律性，而没有任何长程有序；
• （b）它的衍射花样是由较宽的晕和弥撒环组成，没有
表征结晶态的任何斑点和条纹，用电镜看不到晶粒、 晶界、晶格缺陷等形成的衍衬反差；
• （3）单晶体、多晶体、微晶体和非晶体
• 单晶体：原子在整块材料中的排列都是规则有序的； • 多晶体 只有在晶粒内部，原子的排列才是有序的； • 微晶体 • 非晶体：不存在晶粒和晶界，不具有长程有序。
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非晶态材料，顾名思义，就是指非结晶状态的材料。它是对高 温熔液以每秒10万摄氏度的超急冷方法使其凝固因而来不及结晶而 形成的，这时在材料内部原子作不规则排列，因而产生了晶态材料 所没有的性能。无序，是象液体一样，互相积压，互相靠近，而不 是体心、面心之类。
• 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。
• 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。
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• （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。
• 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。
于制备急冷微晶合金。
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（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。
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• 2. 结构特点、热力学模型和动力学模型三个
方面决定非晶态合金的形成
• （1）非晶态合金的基本特征是其构成原子在很大程度上是混乱 无序的，体系的自由能比对应的晶态合金要高；
• （2）非晶态合金在热力学上属于非平衡的亚稳态，在一定条件
下有转变成为晶体的可能，但是，这种转变需要克服一定的势垒；
下而不发生结晶。
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五. 非晶材料的制备
1.粉末冶金法
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2. 气相直接凝聚法
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• （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。
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 。
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（5）单辊法
单辊法示意图
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（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
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• （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）。
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• （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