非晶态合金

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第二章非晶态合金综述

第二节
非晶态合金的制备
我们先从非晶材料说起，在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料, 一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金,制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。
5 .粉末冶金技术粉末冶金技术就是把非晶态粉末装入模具进行一定的工艺成型，如温挤压、动力压实、粉末轧制、压制烧结等技术。用粉末冶金制备出的大块非晶合金，不仅要满足密实，而且要避免晶化。其基本原理是利用非晶态固体在过冷液相区内有效粘度大幅度下降的特性, 施加一定的压力使材料发生均匀流变从而复合为块体。但所制设备的块体材料在纯度、致密度、尺寸和成形等方面受到很大限制。
例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。
非晶变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗(指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗) 下降80%左右，空载电流(变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流)下降约85%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。

3-非晶态合金

四、非晶态合金的制备
1、气态急冷法：气态急冷法一般称为气相沉积
法(PVD和CVD)，PVD主要包括溅
射法和蒸发法，这两种方法都在真空中进行。 • 溅射法是通过在电场中加速的粒子轰击用母材制成的靶（阴极)，使被
激发的物质脱离母材而沉积在用液
氮冷却的基板表面上而形成非晶态薄膜。
• 蒸发法是将合金母材加热汽化，所产生的蒸汽沉积在冷却的基板上而形成非晶薄膜。这两种方法制得的非晶材料只能是小片的薄膜，不能进行工业生产,但由于其可制成非晶范围较宽，因而可用于研究。
造技术，便能制备出大尺寸的非晶合金.
• 进入新世纪以来，人们继续努力寻找各种具有高非晶形成能力和优异性能的大块非晶合金。先后己有Cu基、Pr基和Co基等新型大块非晶合金被开发出。
二、非晶态材料结构的主要特征
1.短程有序，长程无序性（乱中有序性）晶体结构：原子排列是长程有序的，即沿着每个点阵直线的方向，原子有规则地重复出现（晶体结构的周期性）非晶态结构：原子排列没有周期性，即原子的排列从总体上是无规则的（长程无序），但是，近邻原子的排列是有一定规律的（短程有序）
“非晶态”含义的英语表达：
Non-crystalline（非结晶状态的）； Amorphous（无定形的）
非晶合金发展及研究现状
• 1934年，德国人克雷默采用蒸发沉积法制备出非晶态合金。 • 1950年，布伦纳用电沉积法制备出了Ni－P非晶态合金。 • 1960年，DUWEZ等人从熔融金属急冷制成了金属玻璃并开始进行研究。
时呈整体屈服而不是局部屈服，具有很高的屈服强度。
Deformation characteristics of metallic glass
一些非晶态合金的力学性能

非晶态合金材料的研究及其应用

非晶态合金材料的研究及其应用非晶态合金材料是一类研究热度较高的材料，其独特的物理和化学性质使其在领域中展现出了广泛的应用。

本文将从非晶态合金材料的基本概念入手，探讨其研究现状以及各个领域的应用。

一、非晶态合金材料的概念非晶态合金材料，又称为非晶态合金或非晶态金属，指的是具有非晶态结构的金属材料。

其在凝固后不具有任何形态或晶体结构，而是一种无规则的、无序的固态结构，和水中的“玻璃”类似。

非晶态合金材料因其独特的物理和化学性质，如高硬度、高强度、高耐腐蚀性、高韧性、高氢吸附能力等，在多个领域具有广泛的应用。

二、非晶态合金材料的研究现状1. 研究历史非晶态合金材料的研究始于20世纪60年代。

最初，非晶态合金材料是通过急冷金属熔液方式制备的。

20世纪70年代，美国贝尔实验室在非晶态合金材料的制备方面取得了重大突破，成为了非晶态合金材料制备技术的奠基者之一。

1992年，日本东北大学材料科学研究所的赤崎峰雄于是年获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他对非晶态物质的研究而做出的重大贡献。

2. 制备方法目前，主要的非晶态合金材料制备方法有急冷金属熔液（quenching of liquid alloy）和堆积冷却法（strip casting）两种。

其中，急冷金属熔液是将金属熔体迅速冷却至玻璃化温度以下的方法，从而得到非晶态合金材料。

而堆积冷却法则是在预制好的矩形铜板片面上一并铸造出非晶态合金带材，然后通过机组进一步加工，最终得到性能更为稳定的非晶态合金带材。

此外，还有气相沉积法、反应扩散制备法、脉冲电流热点复合制备法和溅射方法等其他制备方法。

3. 研究进展当前，非晶态合金材料的研究仍在继续，成果颇多。

其中，大量的研究表明，非晶态合金材料的硬度、强度、韧性等性质是可调的，并且与其成分和制备方式密切相关。

同时，通过对非晶态合金材料的成分和结构进行调整，可以制备具有不同性能的复合材料。

所以，这些非晶态合金材料可以在电子、航空、汽车、医疗等多个领域中得到广泛应用。

非晶态合金(Amorphous_Alloys)

非 Zr-Ti-Al-TM 铁 Ti-Zr-TM 磁 Zr-Ti-TM-Be 性 Zr-(Nb,Pd)-Al-TM
Pd-Cu-Ni-P
Pd-Ni-Fe-P
Pd-Cu-B-Si
Ti-Ni-Cu-Sn
Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)
Fe-(Nb,Mo)-(Al,Ga)-(P,B,Si)
Co-(Al,Ga)-(P,B,Si)
化学成分：组元间电负性与原子尺寸相差越大(10%~ 20%), 越容易形成非晶态。因而过度族金属或贵金属与类金属 (B、C、N、Si、P)、稀土金属与过度族金属、后过度族金属与前过度族金属组成的合金易于形成非晶.
Al-Y-M合金非晶形成的成
分范围
Al-Y相图
熔点和玻璃化温度之差T ： T =Tm-Tg ，T越小，形成非晶倾向越大。因而，成分位于共晶点附近的合金易于形成非晶.
非晶态
晶体与非晶体的结构
晶体与非晶体的
结构
非
晶
体
晶体
Computer simulation of the disordered atomic structure of a three-component metallic glass
从液态金属冷却凝固过程中粘度和体积的变化见，当
非晶中的切变带
含有晶相的复相组织
三、非晶态合金的结构
非晶态合金的结构与液态金属结构相似，原子排列没
有长程的对称性和周期性，这已为X衍射实验所证实,
非晶体在透射电镜下的
衍射花样由较宽的晕和
弥散环组成。在非晶态
合金中，没有晶界、位
错等晶态合金所特有的
晶格缺陷。
非晶合金衍射花样

非晶态合金——制造航天引擎的新材料

非晶态合金——制造航天引擎的新材料非晶态合金，指的是金属原子成分不规则、具有类似玻璃的非晶结构的金属材料。

与传统的晶态合金相比，非晶态合金具有更高的硬度、韧性和耐腐蚀性等优异性能。

这种材料有很大的应用潜力，尤其是在航空、航天等领域中。

本文将从多个角度分析非晶态合金在航天引擎制造中的应用前景。

一、非晶态合金的优异性能非晶态合金具有以下优异性能，这使得它在航天引擎制造中十分有用：1.高硬度：非晶态合金具有非常高的硬度，主要是因为它们具有很高的熔点和升华温度，并且可以完全避免微晶产生。

这意味着它可以承受更高的压力和温度。

2.高韧性：非晶态合金具有高韧性和抗裂纹扩展的能力。

这种材料可以减少疲劳问题，并提高航天引擎的寿命。

3.耐腐蚀性：因为非晶态合金具有高淬火能力，所以它们非常耐腐蚀。

这在对抗化学反应和环境因素中是至关重要的。

4.良好的导电性和导热性：由于非晶态合金结构的无序性，有助于形成短程有序，在导热性方面表现良好。

而且其电导率比某些晶态合金高出很多。

二、非晶态合金在航天引擎制造中的应用由于其优异的性能，非晶态合金在航天引擎制造中有很广泛的应用。

特别是在燃气轮机和火箭发动机中，非晶态合金材料已经得到广泛应用，并被证明是有效的选择。

以下是几种非晶态合金在航天引擎制造中的应用：1.作为燃烧室材料：非晶态合金可以承受非常高的温度、压力和化学腐蚀，所以它可以被用来制造燃烧室件。

这些部件需要在极端的状态下工作，非晶态合金可以承受这些压力，寿命也比普通材料长得多。

2.作为导弹翼身材料：导弹对翼身材料的要求非常高，尤其是在极速飞行状态下。

非晶态合金的高硬度、良好的导热性和导电性使其成为导弹的先进材料选择。

3.作为推进器材料：在航天发动机和火箭发动机的推进系统中，非晶态合金材料可以承受飞行时的高温高压冲击。

非晶态合金可以很好地满足这些要求。

4.作为锻造模具材料：非晶态合金材料具有较高的强度和硬度，可以在制造锻造模具时提高模具的耐用性和使用寿命。

第2章_金属功能材料-4-非晶态合金

基本工序
原料粉末的制备。机械法和物理化学法。应用最为广泛的是还原法、
雾化法和电解法。粉末成型为所需形状的坯块。加压成型和无压成型。坯块的烧结。是粉末冶金工艺中的关键性工序。单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合
金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分
类金属元素（或弱金属元素）与非金属元素的组合。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；准金属元素和金属元素的组合。如Pd-Si、Co-P、Fe-C等；金属元素和金属元素的组合。如Gd-Co、Nb-Ni、Zr-Pd、Ti-Be等。
6. 非晶态固体的制备方法
（1）一个机理
RC Tm Tn tn
（2）
式中Tm为熔点，Tn、tn分别为C曲线鼻尖所对应的温度和时间。
（3）结构学规律从化学键类型看，离子键及金属键呈无饱和性、具有密堆积高配
位数，均不易形成非晶态；纯粹的共价键很少形成非晶态。只有处于
离子-共价过渡的混合键型物质，既有离子键容易变更键角易造成无对称变形的趋势、又有共价键不易更改键长和键角的趋势，故此类物质最易形成非晶态。大致可以分为3类：
2）液体急冷法目前制备非晶态金属和合金的主要方法之一，已进入工业化生产阶段。实施原理将液体以大于105℃/s的速度急冷，使液体中紊乱的原子排列保留
下来，成为固体，即得非晶。
要求条件 ① 液体必须与基板接触良好 ② 液体层必须相当薄 ③ 液体与基板从接触开始至凝固终止的时间尽量短
④ 基板导热性好
（2）电子信息领域为了减小体积，计算机开关电源的工作频率已经从20kHz提高到 500kHz；为了实现CPU的低电压大电流供电方式，采用磁放大器

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1. 成核速率
IV
I H0 V
IVHE
均相成核速率：
I H0 V
NV0
exp
1.229 Tr2Tr3
杂质引起的成核速率：
IVHE
AV NS0
exp
1.229 Tr2Tr3
f
2. 晶体生长速率
f
a0
1
exp
H fM Tr RTΒιβλιοθήκη f为界面上生长点与总质点之比
ΔHfM为摩尔分子熔化热
❖ 长程有序和短程有序
晶体：长程、短程均有序；非晶体：长程无序，短程有序
❖ 单晶体、多晶体、微晶体和非晶体
按照晶粒的大小，固体的层次：单晶体（雪花）、多晶体（金属，晶体内部有序）、微晶体（小晶体）、纳米晶体和非晶体。晶体有熔点，非晶态无熔点，是一个范围。
❖ 非晶态的定义
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。
形象描述：什么是非晶态材料？固态的液体！冻着的液体！
❖ 非晶固体的原子类似液体原子的排列状态，但它与液体又有不同：
✓ 液体分子很易滑动，粘滞系数很小；非晶固体分子是不能滑动的，粘滞系数约为液体的1014倍，它具有很大的刚性与固定形状。
✓ 液体原子随机排列，除局部结构起伏外，几乎是完全无序混乱；非晶排列无序并不是完全混乱，而是破坏了长程有序的周期性和平移对称性，形成一种有缺陷的、不完整的有序，即最近邻或局域短程有序（在小于几个原子间距的区间内保持着位形和组分的某些有序特征）。

非晶态合金的原理与应用

非晶态合金的原理与应用随着科技的发展，人们对新型材料的需求也越来越高。

在材料科学领域中，非晶态合金因其独特的物理性质和广泛的应用范围而备受关注。

本篇文章将重点介绍非晶态合金的原理和应用，从而深入了解这一新型材料。

一、非晶态合金的概念非晶态合金是由两种或两种以上元素组成，其中至少有一个元素的原子半径比另一个元素的原子半径大得多，在快速冷却的条件下形成的材料。

与晶态合金不同的是，非晶态合金的结构是无序的，没有明显的晶格结构。

这种无序结构使得非晶态合金拥有卓越的力学性能、磁学性能和电学性能，以及高储氢量和高储锂能力等特殊性质。

因此，非晶态合金被广泛应用于诸如制造耐久材料、储氢材料、电子材料、生物医学材料、高强度复合材料等领域。

二、非晶态合金的制备方法快速凝固技术是非晶态合金制备的主流方法之一。

该技术通常采用旋转坩埚法、雨雾法、熔体淬火法、离子束淀积法、激光熔凝法等不同方法，以快速冷却速度将熔融态合金冷却到非晶态。

一些研究人员也采用真空蒸发法、物理气相沉积法和化学气相沉积法等方法制备非晶态合金。

另外，通过机械合金化、溶胶凝胶法、拔丝等方法制备的非晶态合金也不断涌现。

虽然这些方法相对于快速凝固技术没有取得与之相当的成功，但研究人员对其持续关注并不断寻找新制备工艺。

相信在未来的研究中，这些方法也将得到不断完善。

三、非晶态合金的应用领域1.结构材料因为非晶态合金的无序结构在微观上阻碍了其塑性变形、滑移和晶界行为，从而使得非晶态合金的硬度、强度和韧度等性能大幅提升，成为一种理想的高性能结构材料。

非晶态合金制成的齿轮、弹簧、焊接材料等，具有许多优异的机械性能。

2.储氢材料非晶态合金由于其大比表面积和多孔结构，能够吸收更多的氢气分子。

因此，非晶态合金被广泛用于储能材料，如制造储氢合金。

3.电子材料随着电子器件中电路元器件的微小化，非晶态合金因具有优异的导电性能、化学稳定性、耐磨性、高温稳定性等优点，正逐渐取代传统材料应用于电子器件中，如制造传感器、电子包装材料、导电高分子薄膜等。

5.非晶态合金20190401

+ 一是必须形成原子（或分子）混乱排列的状态 + 二是将这种热力学上亚稳态在一定温度范围内使之不向晶态转变。（3）制备原理：使液态金属以大于临界冷却速度急速冷却，使结晶过程受阻
而形成非晶态，将这种热力学上的亚稳态保存下来冷却到玻璃态转变温度以下而不向晶态转变。
临界冷却速度纯金属：108 K/s 合金：106 K/s
M-P (M=Fe,Co,Ni,Ru)
次亚磷酸盐

影响因素：

（1）组成影响:
表4 Ru-B／ZrO2对环己烯和苯加氢活性转化率/% 表5 Ru-B／ZrO2对含CS2的环己烯加氢活性
类金属含量、添加第三种组分
（2）制备方法影响
表6 不同催化剂的乙腈加氢活性选择性比较
金属和还原剂、高分子物质等
18.大块非晶态合金成分特点：（1）系统由三个以上组元组成（2）各组元原子尺寸比大于12％（3）主要组元之间应有较大负混合热制备工艺：悬浮熔炼、深过冷加液淬、高压模铸经验准则：混乱原则：？？ Inoue经验规律：大块合金三条规则 Size原则：？？ Senkov准则：各组元原子浓度与原子半径关系电子浓度（e/a）准则：合金系中成分不同若干金属具有相同电子浓度
（4）光学性能：光学特性受金属原子的电子状态支配。例如：某些非晶态金属其特殊的电子状态具有十分优异的对太阳光吸收能力；非晶态金属具有良好的抗辐射(中子、Y射线等)能力。
14. 非晶态合金催化作用
(1) 催化剂类型：
表1 NiP和NiB合金上的烯烃加氢速度
一类：Ⅷ族过渡金属-类合金
实例：Ni-P、Co-B-Bi
第四类

非晶态合金

1.定义
某些金属或合金在特殊条件下呈类似于普通玻璃的非晶态结构。非晶态合金又称为“金属玻璃”。形成：以极高的速度使熔融状态的合金冷却，凝固后的合金呈玻璃态，是一种亚稳态结构。

非晶态合金的研究及应用

非晶态合金的研究及应用近年来，非晶态合金的研究和应用逐渐受到关注。

非晶态合金又称为块体非晶态合金或无定形合金，是指没有晶体结构的金属合金。

非晶态合金由贵金属、铁系、镍系、铜系、锆系、铝系等多种元素组成，能够在一定条件下形成无晶体结构的合金，呈现出优异的物理和化学性质。

本文将从非晶态合金的特性、制备方法、应用领域等方面进行详细地探讨。

一、非晶态合金的特性非晶态合金的最大特点就是其无晶体结构，具有广泛的元素组合和可调变的物理和化学性质。

与传统的晶态合金相比，其具有以下特点：1.高硬度非晶态合金具有非常高的硬度，比传统的晶体硬度高出数倍。

这是由于非晶态合金中具有一定的结构杂质，这些杂质可以阻碍晶体的生长，使得合金中的原子排列更加紧密，从而提高了硬度。

2.高弹性模量非晶态合金具有非常高的弹性模量，比传统的晶体高出两倍以上。

这是由于非晶态合金中的原子排列更加紧密，具有更高的密度和刚度。

3.高耐腐蚀性非晶态合金中，原子间的距离比晶体长，使得合金具有优异的耐腐蚀性。

此外，由于非晶态合金的表面能较低，也就很难被化学物质侵蚀。

4.磁学性能优异非晶态合金在磁学方面表现出了明显的优异性能，可以在低温下展现出高的磁导率和低的饱和磁化强度。

而且，在磁性材料中，非晶态合金可以拥有更好的韧性和塑性，可以使磁性材料在弯曲或拉伸时仍然保持其磁学性能。

二、非晶态合金的制备方法目前，非晶态合金的制备较为广泛的方法有：1.射频磁控溅射法这是一种制备非晶态合金的常用方法，通常使用真空蒸发法，将合金颗粒高速喷射到基底上形成非晶态合金。

2.快速凝固法快速凝固法通常用于制备比较轻的物质，该方法的主要机理是通过快速加热和急速冷却来形成非晶态合金。

其中，最常见的方法是溅射高温合金成分，在基底上形成非晶态合金。

3.熔体卷材法这一方法的主要原理是通过快速凝固和微区材料分离来制备非晶态合金，通常需要使用高压高温条件。

三、非晶态合金的应用领域由于非晶态合金具有优异的物理和化学性质，自问世以来就被广泛应用于各个领域。

非晶态合金

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非晶态合金
3.分类
研究表明，这种三元合金形成非晶态要比对应的二元合金容易得多。
此外，IVB和VIB族金属与类金属也可以形成非晶态合金，其中类金属元素的含量一般在15％~30％(原子百分比)。如TiSi15~20，(W，Mo)70Si20B10， Ti50Nb35Si15，Re(铼) 65Si35，W60Ir(铱)20B20等。
无序密堆硬球模型是由贝尔纳提出，用于研究液态金属的结构。贝尔纳发现无序密堆结构仅由五种不同的多面体组成，如图4-3，称为贝尔纳多非晶态合金
4.非晶态合金的结构
在无序密堆硬球模型中，这些多面体作不规则的但又是连续的堆积，该模型所得出的双体分布函数与实验结果定性相符，但细节上也存在误差。随机网络模型的基本出发点是保持最近原子的键长、键角关系基本恒定，以满足化学键的要求。该模型的径向分布函数与实验结果符合得很好。
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非晶态合金
4.非晶态合金的结构
为了进一步了解非晶态的结构，通常在理论上把非晶态材料中原子的排列情况模型化，其模型归纳起来可分两大类。一类是不连续模型，如微晶模型，聚集团模型；另一类是连续模型，如连续无规网络模型，硬球无规密堆模型等。
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非晶态合金
4.非晶态合金的结构
VL/V= πISU3t4/3
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非晶态合金
5. 非晶态固体的形成规律
这时，常以VL/V=10-6为判据，若达到此值，
析出的晶体就可以检验出；若小于此值，结晶可以忽略，形成非晶态。利用这些数据，还可以绘制出所谓时间（Time）温度（Temperature）转
变(Transation)的所谓“三T曲线”。从而估算

非晶态合金的物理性质及应用

非晶态合金的物理性质及应用非晶态合金是指由多种金属或半金属元素组成的无序或几乎无序的固态合金。

与晶态合金相比，非晶态合金具有许多独特的物理性质和应用价值。

本文将探讨非晶态合金的物理性质及应用。

1.非晶态合金的特点晶态合金的原子排列呈现规则排列，而非晶态合金的原子排列呈现几乎无序的“玻璃状”结构。

这种几乎无序的结构使得非晶态合金具有以下几个特点：(1)高硬度。

非晶态合金中原子之间的距离极短，而且没有晶界或者晶界数量很少，故硬度较高。

(2)高的强度和延展性。

非晶态合金中没有晶界，其内部缺陷很少，因此其强度和延展性也很高。

(3)优异的防腐性。

对于一些化学物质和电化学作用都具有很强的抵抗能力，保护作为材料制成的物品自然不易受到腐蚀。

(4)低的磁滞损耗。

非晶态合金的微观组织结构，其磁性在磁场中的变化过程中能够消耗较少的能量，避免了磁滞损耗。

(5)低的体积变形。

在温度、压力和时间等作用下，非晶态合金的体积变形小，具有低的膨胀系数。

2.非晶态合金的应用(1)记忆合金记忆合金是一种非晶态合金，具有形状记忆和超弹性等特性。

它能够根据自身的内部结构记住之前的形状，并在它被激活时重新回到这个形状。

由于其形状记忆性和超弹性，记忆合金被广泛应用于医疗器械、机器人、军事等领域。

(2)导热材料非晶态合金具有较高的热导率，并且热膨胀系数很小，所以非晶态合金常被用作导热材料。

在高级电子和计算机芯片制造过程中，非晶态合金被用来制造电子封装，其热传导性能更好，有助于降低温度。

(3)弹簧材料因其硬度高、强度高和延展性高等性质，非晶态合金可以用作制造弹簧材料。

在高速列车、机器人和航天器等领域，非晶态合金被应用于制造高速弹簧，以保证它们的长期正常工作。

(4)磁性材料非晶态合金具有磁阻抗效应和磁记录性能，并且它们通常具有低磁滞损耗和低交流电阻。

因此，非晶态合金被广泛应用于磁性存储器、变压器、电源和其他电子元件。

3.总结非晶态合金作为一种新型材料，在高端技术领域的应用越来越广泛。

非晶态合金的物理性质及其应用研究

非晶态合金的物理性质及其应用研究非晶态合金，也称为非晶态金属或玻璃金属，是一种特殊的合金材料，具有许多独特的物理性质。

与传统的晶体合金不同，非晶态合金在水平上排列其原子，没有固定的晶格，因此具有一些非常独特的性质。

随着科学技术的发展，人们对非晶态合金的研究也越来越深入，并在很多领域中找到了应用。

本文将着重探讨非晶态合金的物理性质以及其应用研究。

一、非晶态合金的物理性质对于非晶态合金，其物理性质十分的独特。

如下：1、高强度和韧性非晶态合金的物理性质之一是其高强度和韧性。

由于非晶态合金中的原子没有固定的排列方式，使得其微观结构呈现出随机性和非均匀性。

这种结构让非晶态合金在强度和韧性方面表现出了卓越的性能。

实验表明，非晶态合金的强度可以达到1200兆帕斯卡（MPa），接近于一些非晶态陶瓷的强度。

2、低温下的高导电率非晶态合金在低温下表现出非常佳的电导率，并且比一些传统的晶体合金还要优秀。

这种性质让非晶态合金在制造超导材料方面具有广泛的应用前途。

3、高阻尼与磁性材料非晶态合金不仅具有高导电率，在磁性和阻尼方面也表现出了极好的特性。

非晶态合金在磁性方面优于传统的晶体合金，而在阻尼方面则是表现出了优秀的特质。

基于这些性质，非晶态合金在许多应用领域中已经得到了广泛的应用。

二、非晶态合金的应用研究由于非晶态合金具有种种独特的物理性质，因此在许多领域中已经得到了广泛的应用。

1、结构材料非晶态合金具有高强度和韧性，并且在严苛的环境下具有很高的腐蚀性，因此非晶态合金被广泛应用于结构材料制造中。

它们的高抗腐蚀能力使得非晶态合金在海洋工程、航空航天、汽车、建筑等领域中拥有了广泛的应用前景。

2、磁性材料非晶态合金具有磁性特性，在电子、计算机技术、医学设备等领域中有广泛的应用。

这些应用包括电位器、变压器、电感等等。

3、利用非晶态合金制造储氢合金氢燃料电池是一种环保、高效能量转换设备，但是由于氢气的储存困难，因此储氢合金的研究变得尤为重要。

非晶态合金制备及应用研究

非晶态合金制备及应用研究非晶态合金，也叫做无晶态合金或非晶态金属，是指具有非晶态结构（即没有规则排列的晶体结构）的合金。

与晶态合金相比，非晶态合金具有很多优点，如高韧性、高硬度、高耐蚀性、低磨损率等，因此在航空、汽车、电子、生物医学等众多领域得到了广泛的应用。

一、非晶态合金的制备方法目前，制备非晶态合金的主要方法包括快速凝固法和物理气相沉积法两种。

快速凝固法是指在液态合金状态下，将其迅速冷却并凝固成非晶态合金。

具体方法有：1. 熔体冷却法：将液态金属倒入铜轮上，利用轮速快速冷却。

这种方法可以制备出大量长薄带状的非晶态合金材料。

2. 射流凝固法：将液态金属射流喷向冷凝器，利用冷凝器的低温使金属迅速凝固成非晶态合金。

这种方法可以制备出粉末状的非晶态合金材料。

物理气相沉积法是指利用物理气相反应，将气态原料沉积到基板上，形成非晶态合金薄膜。

具体方法有：1. 磁控溅射法：利用磁场将金属靶材表面的原子击发并沉积到基板上，形成非晶态合金薄膜。

2. 分子束外延法：利用高能量的分子束将原子沉积到基板上，形成非晶态合金薄膜。

二、非晶态合金的应用研究目前，非晶态合金已经在多个领域得到广泛的应用。

1. 航空领域：由于非晶态合金具有高强度、高韧性、高耐蚀性等优点，因此在航空领域得到了广泛的应用。

例如，利用非晶态合金制造的飞机零件可使飞机的重量减轻，燃油消耗量降低，从而提高飞机的性能和经济效益。

2. 汽车领域：非晶态合金因具有高硬度、高韧性、高耐蚀性等优点，被广泛应用于汽车发动机、传动系统等零部件的制造。

例如，利用非晶态合金制造的轮胎钢丝可大大提高轮胎的耐磨性和安全性。

3. 电子领域：非晶态合金因具有低磁滞、高导电、高热阻等特点，因此在电子领域得到了广泛的应用。

例如，利用非晶态合金制造的变压器可以使电力变换的效率提高，同时也可以降低能量损失。

4. 生物医学领域：非晶态合金由于具有高生物相容性、低腐蚀性等优点，因此在生物医学领域表现出广泛的应用前景。

功能材料(非晶态合金)

序的，宏观上可将其看作均匀、各向同性的。
非晶态结构的另一个基本特征是热力学的不
稳定性，存在向晶态转化的趋势，即原子趋
于规则排列。
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为了进一步了解非晶态的结构，通常在理论上把非晶态材料中原子的排列情况模型化，其模型归纳起来可分两大类。一类是不连续模型，如微晶模型，聚集团模型；另一类是连续模型，如连续无规网络模型，硬球无规密堆模型等。
量上)符合得并不理想。
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假设微晶内原子按
hcp ， fcc 等不同方
式排列时，非晶Ni
的双体分布函数g(r)
的计算结果与实验
结果比较如图4-2所
示。另外，微晶模
型用于描述非晶态
结构中原子排列情
况还存在许多问题，
使人们逐渐对其持
否定态度。
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图4-2 微晶模型得出的径向分布函数与非晶态Ni实验结果的比较 10
成凝固过程，即可形成非晶态金属。但实际
上，要使一种材料非晶化，还得考虑材料本
身的内在因素，主要是材料的成分及各组元
的化学本质。如大多数纯金属即使在106K／s
的冷速下也无法非晶化，而在目前的冷却条
件下，已制成了许多非晶态合金。
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对于一种材料，需要多大的冷却速度才
能获得非晶态，或者说，根据什么可以判断
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利用衍射方法测定结构，最主要的信息是分布函数，用来描述材料中的原子分布。双体分布函数g(r)相当于取某一原子为原点 (r = 0)时，在距原点为r处找到另一原子的几率，由此描述原子排列情况。
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