非晶合金发展及制备技术
非晶合金的制备和特性研究
非晶合金的制备和特性研究随着现代工业的不断发展，材料科学也在逐步引领着时代的步伐。
而在材料科学领域中，非晶合金凭借其优异的物理性能和具有应用前景的特性，成为了学术研究和工业制造的热门领域。
本文将介绍非晶合金的制备方法、特性研究和未来的应用前景。
一、非晶合金的制备方法1. 高速凝固法高速凝固法是制备非晶合金的一种有效手段。
通过将熔融金属快速冷却，从而防止金属结晶，形成无定形的非晶态。
高速凝固法具有工艺简单、效率高等优势。
其中，管式和轮子式高速凝固技术是目前应用较为广泛的两种方法。
管式高速凝固法可制备厚度较小的非晶薄片，而轮子式高速凝固法能够制备较厚的非晶合金条。
2. 熔融淬火法熔融淬火法是非晶合金制备中的常用方法。
将金属预先熔化，然后快速冷却至室温，形成非晶态。
与高速凝固法相比，熔融淬火法的工艺更为简单，并能够得到较大的非晶样品。
3. 溅射法溅射法是利用离子束轰击金属靶材表面将材料溅射到基体表面的技术。
通过这种方法，可以制备出质量较高、纯度较高的非晶合金膜。
此外，溅射法还适用于制备非晶纳米粒子和非晶微粒，有望应用于新型储能材料和磁性材料的研究。
二、非晶合金的特性研究1. 物理性能非晶合金因其无定形的结构特征，具有独特的物理性能，如高硬度、高强度、良好的耐腐蚀性和磁性能等，被广泛应用于制造电子元器件、汽车零配件、航空装备等。
2. 热力学性质非晶合金的热力学特性是其性能研究的重点之一。
在非晶合金的制备过程中，熔点较高、过冷度较大的元素分别对非晶态形成和稳定性能有着重要影响。
因此，热力学特性的探究，有助于设计出优良的非晶合金体系。
3. 电子结构电子结构是非晶合金特性的基础，深入研究非晶合金的电子结构，有助于揭示非晶态形成机制和物理性能的源头。
当前，X射线吸收谱和X射线荧光光谱是非晶合金电子结构研究的主要手段。
三、非晶合金的未来应用前景不仅具有上述优越的特性和表现，非晶合金还具备良好的生物相容性和形状记忆效应等，这使其在日益发展的生物医学领域、能源存储领域和机器人领域等具有广阔的应用前景。
非晶态合金制备综述课堂PPT(1).ppt
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2.4 化学还原法
还原金属的盐溶液,得到非晶态合金。由该法制备的非晶 态合金组成不受低共熔点的限制。
化学还原法的基本原理是:用还原剂KBH4 (或NaBH4) 和 NaH2PO4 分别还原金属的盐溶液,得到非晶态合金。
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2.5 机械合金化和机械球磨技术
对结构研究建模的方法
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为两大类。
微晶模型
不连续 模型
连续 模型
聚集团模型等
连续无规则 网络模型
硬球无规则 密堆模型等
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2、非晶态合金制备工艺
• 非晶态材料制备主要以快冷凝固技术为主。快冷凝固又包 括急冷技术和大过冷技术。
越来越多的 研究者被吸 引到此领域， 竞相发明不 同的技术， 并以此制备 各种不同的 非晶态合金。
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现阶段的发展
• 20世纪70年代后，人们制备出厚度小于50μm、宽15cm的
连续非晶薄带
1974年Chen在约103K/s的冷却速度条件下 用Pd-Cu-Si 熔体首次得到毫米级直径的非晶。
•20世纪80年代， Turnbull等采用氧化物包覆技术以10K/s 的速度制备出厘米级的Pd-Ni-P非晶。
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2.3 溅射、气相沉积法
溅射是用离子把原子打出来,而气相沉积法是利用热 能让原子逸出来,两者都是在基板上把逸出来的原子沉 积固定在基板表面上。以108 K/s 冷却速度冷却,可以得 到薄膜,很容易获得非晶态。
由于沉积固化机构是一个原子接一个原子排列堆 积起来的,所以,长大速度很慢,在实用上存在困难,然而, 大规模集成电路中用的非晶态薄膜已得到应用。
非晶合金的制备和性能研究
非晶合金的制备和性能研究非晶合金是一种新型材料，由于具有诸如高硬度、高韧性、耐磨、耐腐蚀性等特点，在制造业等领域中得到了广泛应用。
本文将介绍非晶合金的制备方法和其性能研究的最新成果。
一、非晶合金的制备方法非晶合金的制备主要采用快速凝固技术。
所谓快速凝固，就是指将合金液体迅速冷却到过冷状态，以形成非晶态结构。
快速凝固技术可分为物理快速凝固和化学快速凝固两种方式。
物理快速凝固技术是指将熔融金属液体施加高压，喷射成薄丝或小珠状，然后用钨丝短时间加热薄丝或小珠状的金属，在快速冷却的同时形成非晶相。
物理快速凝固技术的主要应用领域是生产细丝和薄膜材料。
化学快速凝固技术是指将合金滴落到冷却的旋转金轮上，造成快速冷却，并形成非晶态结构。
振动、磁场和高能电子束等也可用于非晶合金的制备。
化学快速凝固技术通常用于制备厚度较大的非晶合金板材。
二、非晶合金的性能研究1. 硬度和耐磨性非晶合金的硬度高于传统晶体金属，但是塑性相对较差。
硬度的提高源于非晶合金的无序结构。
耐磨性是衡量非晶合金材料的重要性能之一，该特性直接决定其在使用过程中的耐久性。
一些研究表明，非晶合金的耐磨性不仅仅源于其硬度，也与结构的柔韧性有很大关系。
2. 耐腐蚀性非晶合金具有很好的耐腐蚀性，其抗腐蚀性能远远优于晶体金属。
这一点主要归功于其无序非晶结构，这种结构可以防止垂直于金属表面方向的腐蚀。
此外，在热腐蚀条件下，非晶合金仍可保持其高的耐腐蚀性能。
3. 热稳定性和热导率非晶合金的热稳定性通常比其它非晶态材料低。
热稳定性是非晶合金应用的一个限制因素，因为在一定温度下非晶合金会表现出重结晶和晶体化的现象。
热导率是非晶合金的另一个重要性能，由于非晶合金中的原子间距比较小，电子扩散距离短，因此有很高的电子迁移速率，从而使得非晶合金具有比传统晶体金属更高的热导率。
结论非晶合金作为一种新型材料，具有不同于传统晶体金属的物理和化学性质。
随着技术的进步，非晶合金的技术制备和性能研究已经取得了可喜的进展。
非晶合金材料的制备及其力学性能研究
非晶合金材料的制备及其力学性能研究非晶合金材料是一种相对较新的材料类型，与传统的晶态材料相比，其具有独特的物理性质和化学性质。
非晶合金材料可以应用于航空航天、电子、医疗等多个领域，显示出巨大的发展潜力。
本文将介绍非晶合金材料的制备方法以及其力学性能的研究进展。
一、非晶合金材料的制备非晶合金材料的制备方法可以分为两类，分别是快速凝固法和化学合成法。
1. 快速凝固法快速凝固法是通过迅速冷却熔体，使其在形成晶体前，变为非晶态的一种制备方法。
目前，被广泛使用的快速凝固法有以下几种：（1）单轴旋转法（spinning）单轴旋转法是指将铝合金或镍合金等金属材料坯料放置于高速旋转的铜轮或铜轮带上，将坯料迅速射击铜轮，使其愈接近铜轮，便愈快速冷却，进而形成非晶态的制备方法。
（2）水淬法（quenching）水淬法是将金属坯料置于高温熔体中加热，随后快速将其浸入冷却的水中，使其迅速冷却成为非晶态的制备方法。
（3）离子束沉积法（IBSD）离子束沉积法是指利用离子束材料沉积技术，将稳定的化学反应物受到均匀的束流，使其射入基底材料中，并使速度高达每秒数千米，从而形成非晶态薄膜状的制备方法。
2. 化学合成法化学合成法是通过化学反应制备非晶合金材料的一种制备方式。
目前，被广泛使用的化学合成法有以下几种：（1）溶胶凝胶法（SG）溶胶凝胶法是最常用的化学合成法之一，它是通过活性化学物质（硅酸酯、氧化钛等）进行预反应，然后将产生的胶状物己中的各种材料进行混合，将混合物处理成纳米粘土材料，再进行高温热处置，以制备非晶合金材料。
（2）原子层沉积法（ALD）原子层沉积法是一种批量制备非晶合金薄膜及功能薄层材料的方法，是一种用于自动表征表面单层化学反应的低温平面材料制备方法。
二、非晶合金材料的力学性能研究非晶合金材料的力学性质是研究的重点之一，主要包括硬度、弹性模量、断裂韧性和疲劳寿命等。
下面将对非晶合金材料的力学性能研究进展进行介绍。
研究非晶合金材料的制备及性能
研究非晶合金材料的制备及性能非晶合金材料是近年来新兴的一种高性能材料，其具有许多独特的力学、热学、磁学、化学等性质，既结合了晶态金属的优良性能，又克服了其缺点，具有广泛的应用前景。
本文将从制备、性能两个方面探讨非晶合金材料的研究进展及未来发展趋势。
一、非晶合金材料的制备非晶合金材料制备的关键在于快速冷却技术，常用的制备方法有快速淬火、溅射法、电渣焊等。
其中最常用的是快速淬火法，该方法在实际生产中应用广泛，通过快速冷却液态金属，使原子之间没有足够时间去排列成晶体结构，从而形成非晶结构。
在制备过程中，需要注意合金成分的设计，不同元素含量的调整可以改变合金的物理、化学和力学性质。
同时，也需要考虑制备温度、冷却速度等参数的优化，以获得理想的非晶微结构和性能。
二、非晶合金材料的性能目前，非晶合金材料的主要应用领域包括磁记录媒体、生物医学材料、力学零件等多个领域。
这些应用领域都需要非晶合金材料具备高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性、高腐蚀性等性能。
1. 强度和硬度非晶合金材料结构特殊，具有非常高的原子密度和原子秩序度，从而显著提高其力学性能。
研究表明，非晶合金材料的拉伸强度和硬度分别相比相应晶态合金材料提高了1.5-2倍和2-4倍。
2. 耐腐蚀性非晶合金材料的非晶微结构可以有效地防止氧化和腐蚀，同时具备抗疲劳裂纹扩展的优良性能。
因此，非晶合金材料在海洋工程、飞行器、汽车等领域具有广泛应用。
3. 生物医学应用非晶合金材料还具有生物相容性好、耐磨损、抗氧化、抗菌等性能，因此被广泛应用于生物医学材料领域。
例如人工骨、生物片等材料都可以采用非晶合金材料制备。
三、非晶合金材料的未来发展方向1. 材料多元化目前，非晶合金材料的研究多集中在铁基、镍基、铜基合金，未来的研究方向应该是发掘新的元素、合金体系，将非晶合金材料研究多元化。
2. 复合材料的制备利用非晶与非晶或非晶与晶态材料形成的共晶体系，制备复合材料，可以充分发挥不同材料的性能，具备更多的应用领域。
非晶合金材料的制备与性能表现
非晶合金材料的制备与性能表现随着人们对新材料的需求越来越高，非晶合金材料作为一种新型材料在近些年来变得越来越热门。
非晶合金材料由于其特殊的结构和性质，具有广泛的应用前景。
本文将介绍非晶合金材料的制备方法和性能表现。
一、非晶合金材料的制备方法非晶合金材料的制备是一种特殊的金属合金制备方法。
与普通合金相比，非晶合金的最大特点是具有非晶结构。
这种非晶结构和晶体结构有很大的不同。
晶体合金是由结晶生长而成的，而非晶合金是由高速冷却凝固而成的。
1.快速凝固技术快速凝固技术是目前制备非晶合金材料的主要方法之一。
这种技术采用的是在高温下将金属熔体以极快的速度冷却到室温以下，使其凝固成非晶态。
根据不同的冷却速度，可以制备出不同的非晶合金材料。
2.靶材溅射法靶材溅射法是一种常用的制备非晶合金薄膜的方法。
这种方法利用一种电子束与金属靶材相互作用的特性，将金属材料喷射到基板上，然后使其迅速冷却成薄膜。
3.电化学沉积电化学沉积是制备非晶合金薄膜的另一种方法。
这种方法通过在金属离子溶液中施加电压，让金属离子在电极上沉积成非晶态材料。
二、非晶合金材料的性能表现非晶合金材料具有许多独特的性能，使其在材料领域有着广泛的应用前景。
1.高强度和硬度非晶合金材料的高强度和硬度是其最显著的特点之一，一般比普通金属材料强度和硬度高出数倍甚至数十倍。
这使得非晶合金材料在制造高强度、高硬度的零部件和结构件时很有用，用作刀具等精密加工行业。
2.良好的热稳定性非晶合金材料具有极好的热稳定性，能够耐受高温，一些非晶合金密度非常稳定，即使在极高的温度下也不会出现结构变化，这种特性使得非晶合金材料在高温环境下有着广泛的应用前景。
3.优异的导电性和磁性部分非晶合金材料具有良好的导电性和磁性，广泛应用于电子、信息和自动化控制等领域。
4.良好的韧性相较于常规的金属材料，非晶合金材料具有更好的韧性和可塑性，渐进变形区更大，避免了传统金属材料易于脆断的缺陷，更加适合各类工业制造。
非晶合金的制备和性能研究
非晶合金的制备和性能研究非晶合金是一种由金属和非金属元素组成的无序材料，以其独特的物理和化学性质而备受关注。
本文将探讨非晶合金的制备方法，以及其在力学、热学、电学和磁学方面的性能表现。
一、非晶合金的制备方法非晶合金的制备方法主要分为快速凝固法和物理气相沉积法两种。
1. 快速凝固法快速凝固法是将合金液体通过高速冷却的方式制备非晶合金。
其原理是在液态状态下，合金元素之间的结构无序，当冷却速度达到10^6 K/s时，凝固过程没有足够的时间来让元素按照有序的方式排列，从而形成非晶态结构。
常用的快速凝固方法包括单滴法、单轨法、旋转铜轮法等。
其中，单轨法是制备非晶合金的最常见方法。
它将液态合金向快速旋转的铜轮表面喷洒，高速冷却后形成非晶合金。
2. 物理气相沉积法物理气相沉积法是通过将金属原子和非金属原子蒸发到真空室中的基板上，从而形成非晶合金。
在物理气相沉积法中，合金元素被激发、蒸汽化和扩散，形成原子平均距离小于0.4nm的非晶薄膜。
常用的物理气相沉积法包括磁控溅射、电子束蒸发和激光蒸发等。
其中，磁控溅射是一种最常见的制备非晶合金薄膜的方法。
它是通过将钨或其他稳定材料加热至高温，使其蒸发形成粒径小于1nm的蒸汽，进而从靶材表面喷射。
二、非晶合金的力学性能非晶合金具有卓越的力学性能，如高强度、高硬度和高弹性模量。
这些优异性能的来源是非晶合金的无序结构。
非晶合金的无序结构使其具有高度地均质性和无显示的晶体位错。
这些特点使得非晶合金比传统晶态材料具有更高的强度和硬度。
此外，非晶合金还表现出高屈服强度和强塑性。
这些性能使得非晶合金成为耐磨、防腐、高强度和高弹性模量材料的理想选择。
三、非晶合金的热学性能非晶合金在热学方面的性能表现也十分出色，如低热膨胀系数、高热稳定性和高玻璃转移温度。
由于非晶合金的无序结构和较小的平均原子间距，它们通常具有较低的热膨胀系数，这使它们在高温应用中更加稳定。
此外，由于非晶合金的无序结构有助于抑制晶体生长，因此非晶合金具有更高的热稳定性。
非晶合金材料的制备和性能探究
非晶合金材料的制备和性能探究近年来，非晶合金材料逐渐引起了科学界和工业界的广泛关注。
其制备和性能探究已成为材料科学和工程学领域的热点之一。
本文将就非晶合金材料的制备方法和性能进行探究。
一、非晶合金材料的定义和特点非晶合金材料，简称非晶态材料，是指没有规则晶体结构的复杂合金材料。
相比于晶态材料，非晶态材料具有更高的硬度、强度和耐腐蚀性能。
同时，其电学、磁学、光学和力学等性能也有很大的潜力。
二、非晶合金材料的制备方法1. 快速凝固法快速凝固法是制备非晶合金材料的传统方法之一。
通过将金属液体急速冷却，使其无法形成晶体结构。
目前，常用的快速凝固方法有水冷却法、气体冷却法和激光熔覆法等。
2. 电弧溅射法电弧溅射法是一种制备薄膜和纳米晶非晶材料的方法。
通过高温高能的电弧火花，将材料原子释放并沉积在基底表面上，形成非晶态或纳米晶态薄膜。
3. 机械合金化法机械合金化法是一种粉末冶金的方法。
通过球磨、高能球磨等机械处理手段，将不同的金属粉末混合并形成非晶合金材料。
三、非晶合金材料的性能探究1. 显微结构分析非晶合金材料的显微结构可以通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜等设备来观察和分析。
这些研究可以揭示非晶合金的晶体结构、微观运动和相变机制等。
2. 机械性能研究非晶合金材料的高硬度、高强度和高韧性是其重要的机械性能。
通过纳米压痕测试、拉伸测试、弯曲测试和压缩测试等方法，可以探究非晶合金材料的机械性能变化规律。
3. 物理性能研究非晶合金材料的电学、磁学和光学性能也值得关注。
通过电学、磁学和光学测试等手段，对非晶合金材料的物理性能进行探究。
四、非晶合金材料在材料工程上的应用非晶合金材料在材料工程领域具有广泛的应用前景。
例如，非晶合金材料可以被制成高强度和高韧性的螺栓、弹簧、齿轮和涡轮叶片等机械部件；也可以被用作生物医学领域的材料，如智能植入体、药物开发等。
总之，随着非晶合金材料制备和性能研究的深入，其在工业、医疗等领域的应用前景可期。
新型非晶合金材料的制备及性能研究
新型非晶合金材料的制备及性能研究随着科技的不断进步，新的合金材料的研发也越来越受到重视。
在材料科学领域，新型非晶合金材料是近年来备受关注的一种材料。
所谓非晶合金，也称为准晶体，是一种材料形态，与传统的晶体结构不同，其具有高硬度、高弹性模量、高抗磨性、高耐腐蚀性、高磁导率等优良的物理性能和良好的成形性能。
本文将详细介绍新型非晶合金材料的制备及性能研究。
一、非晶合金的制备方法非晶合金的制备方法主要有：快速淬火法、特殊蒸发凝聚法、快速加热淬火法、快速凝固法等。
快速淬火法是目前应用最广泛的制备非晶合金的方法之一。
该方法通过快速冷却液态合金，使其迅速冷却到玻璃化转变温度以下，从而形成非晶态。
快速淬火法的优点是制备过程简便，可以制备出大量的非晶合金，同时还具有制备成本低、制备效率高等优点。
除了快速淬火法之外，特殊蒸发凝聚法也是一种比较有效的制备非晶合金的方法。
该方法是将金属材料加热至其沸点，然后将蒸气冷凝成固态材料。
特殊蒸发凝聚法制备非晶合金的过程是：将材料加热至沸点，然后通过气体或液体的离子束轰击，使蒸气瞬间冷却并形成非晶态。
此外，快速加热淬火法和快速凝固法也是制备非晶合金的有效方法，这里不再赘述。
二、非晶合金的性能研究非晶合金与传统的晶形合金相比，具有很多优良的物理性能。
下面将对其主要性能进行介绍。
1. 高硬度非晶合金的硬度通常比晶型合金高出2-3倍。
这是由于非晶合金中的原子排列无规律，使得其具有均匀性和无缺陷的特点。
2. 高弹性模量由于非晶合金的原子排列近似于无序状态，其内部结构并无孪晶等缺陷，因而具有高弹性模量。
3. 高抗磨性非晶合金的表面非常光滑，具有很好的摩擦性能。
其硬度高、耐磨性强，因此非晶合金在制造高速车轴和涡轮叶片等领域有广泛的应用。
4. 高耐腐蚀性非晶合金具有很好的耐腐蚀性，尤其是钝化膜的形成，可以抵抗氧化和腐蚀的作用。
5. 高磁导率非晶合金在频率较低的情况下，具有极高的磁导率，因此被广泛应用于电路的制造领域。
非晶合金的制备与性能研究
非晶合金的制备与性能研究一、非晶合金概述非晶合金是一种新型的金属材料，它的特点是具有非晶体结构，这种结构使得它的硬度、强度等力学性能优异，同时它还具备着良好的化学稳定性和耐腐蚀性，这些都使得它广泛应用于诸如汽车、航空、电器等领域。
二、非晶合金的制备方法1.快速凝固法快速凝固法是传统的非晶合金制备方法，其原理是将金属液体匀速冷却至很低温度，从而形成非晶体结构。
具体分为静态和动态快速凝固两种方式，其中动态快速凝固法产生的非晶合金质量较高，其内部结构也更为均匀。
但是快速凝固法仍存在成分限制和制造过程中精度不够等问题。
2.机械合金化法机械合金化法是通过高能球磨等方式对原材料进行混合，从而实现非晶合金的制备。
它的原理是将粉末或片材进行机械混合，通过高强度的剪切力和冲击力使原材料分解并形成非晶结构。
相对于快速凝固法，它的制造过程更为简单，而且可以制备出更多种类的非晶合金。
三、非晶合金的性能研究非晶合金的制备方法有很多种，但是它们都具备着优异的力学性能、化学稳定性和耐腐蚀性。
下面我们就来分别介绍这些性能研究。
1.力学性能由于非晶结构存在着大量的缺陷，所以其硬度、强度等力学性能都要优于其他晶体结构的金属材料。
而且由于非晶结构的均匀性，一些非晶合金还具备着超塑性和高强塑性的特性。
2.化学稳定性非晶结构中的缺陷使得其具有较高的表面能，从而使其具备着更好的化学稳定性，同样也可以减少因为晶界而导致的化学反应。
3.耐腐蚀性非晶结构的均匀性也可以避免一些宏观方向上的腐蚀产生。
同时，由于匀称的缺陷存在，一些非晶合金还具备着耐高温腐蚀的能力。
四、非晶合金应用前景由于非晶合金具备着优异的力学性能、化学稳定性和耐腐蚀性，在诸如汽车、航空、电器等领域都有着广泛的应用前景。
在相关行业中，通过非晶合金的应用可以大大提高产品的生产效率、降低产品能耗并提高其工作性能。
因此，非晶合金的应用前景十分广阔。
非晶合金材料的制备与性能研究
非晶合金材料的制备与性能研究近年来，随着科技的不断发展，非晶合金材料作为一种新型材料备受关注。
非晶合金材料具有优异的性能，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
本文将探讨非晶合金材料的制备方法以及其独特的性能。
一、非晶合金材料的制备方法非晶合金材料的制备方法主要包括快速凝固法、溶液法和气相沉积法等。
快速凝固法是一种常用的制备非晶合金材料的方法。
通过将金属液体迅速冷却，使其凝固成非晶态。
这种方法具有制备工艺简单、成本低廉的优点。
然而，由于快速凝固过程中的非均匀凝固速率，容易导致非晶合金材料的结构不均匀，从而影响其性能。
溶液法是另一种制备非晶合金材料的方法。
通过将金属溶液快速冷却，使其形成非晶态。
相比于快速凝固法，溶液法制备的非晶合金材料具有更均匀的结构和更好的性能。
然而，溶液法的制备过程较为复杂，需要控制溶液的成分、温度和浓度等参数，增加了制备的难度。
气相沉积法是一种制备非晶合金材料的新兴方法。
通过在高温下将金属蒸汽沉积在基底上，形成非晶合金薄膜。
这种方法具有制备过程简单、能够控制薄膜的厚度和成分的优点。
然而，气相沉积法制备的非晶合金材料通常具有较小的尺寸，限制了其在实际应用中的使用。
二、非晶合金材料的性能研究非晶合金材料具有许多独特的性能，使其在各个领域得到广泛应用。
首先，非晶合金材料具有优异的力学性能。
由于其非晶态结构的特点，非晶合金材料具有较高的硬度和强度。
这使得非晶合金材料在制造高强度零件和耐磨件时具有巨大的潜力。
其次，非晶合金材料具有良好的导电性能。
相比于晶体材料，非晶合金材料具有更高的电导率和更低的电阻率。
这使得非晶合金材料在电子器件和电磁材料中得到广泛应用。
另外，非晶合金材料还具有优异的耐腐蚀性能。
由于其非晶态结构的特点，非晶合金材料具有较好的抗腐蚀性和耐磨性。
这使得非晶合金材料在航空、汽车等领域的腐蚀环境中具有广泛的应用前景。
最后，非晶合金材料还具有良好的磁性能。
由于其非晶态结构的特点，非晶合金材料具有较高的磁导率和较低的磁滞损耗。
非晶合金材料制备及其在工业中的应用
非晶合金材料制备及其在工业中的应用一、概述非晶合金是一类特殊的金属材料，其具有优良的物理、化学和机械性能，且具有一定的加工性能，因此在各个领域有着广泛的应用。
本文主要介绍非晶合金材料的制备方法和工业应用。
二、非晶合金材料制备方法非晶合金材料制备方法主要有物理、化学和机械制备方法。
1.物理制备方法物理制备方法包括熔融快冷法、放电等离子体法、激光熔凝法等。
其中，熔融快冷法是最早被开发和应用的一种制备方法。
其原理是先将材料加热至液态，然后迅速（几微秒至几十纳秒）用冷却剂将其快速冷却，使材料直接转化为非晶态。
熔融快冷法制备出的非晶合金具有优异的物理、化学和机械性能，而且随着工艺条件的优化，可制备出的非晶合金也越来越多。
2.化学制备方法化学制备方法包括溶胶-凝胶法、电化学合成法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种利用化学反应得到溶胶，经凝胶化后制备非晶合金的方法。
它的原理是将一些有机化合物、金属盐等混合物制成溶胶，通过加热水解等化学反应制得凝胶，再将凝胶热处理得到非晶合金。
3.机械制备方法机械制备的方法包括球磨法、爆炸法等。
其中球磨法是制备非晶合金的一种主要机械制备方法。
它的原理是将高纯度的金属粉末，加入在惰性气氛下的球磨罐中，在球磨罐中通过强制的机械运动，使金属粉末产生强烈的撞击和摩擦，从而使粉末中的金属原子发生聚集并积聚成非晶态。
三、非晶合金材料的应用非晶合金材料因其特殊的性能和结构，具有广泛的应用前景，主要应用在以下几个方面。
1. 钢铁冶金领域：非晶合金被用作新型钢制造材料，其具有低耐腐蚀性、高韧性、高硬度、高强度和低高温膨胀系数等优点，因此非晶合金的应用在钢铁冶金和相关领域中得到了广泛的推广。
2. 能源利用领域：非晶合金被用作太阳电池中的薄膜材料，其具有优异的光电转换效率和良好的电化学性能，因此在太阳能电池方面有着广泛的应用前景。
3. 电子领域：非晶合金被用作存储、传输信息的重要制造材料，如在磁盘和晶体管等领域中广泛应用。
非晶合金制备技术及其应用前景
非晶合金制备技术及其应用前景1. 引言非晶合金是一种新型材料，在诸多方面的应用前景广阔。
本文旨在简要地介绍非晶合金的制备技术和应用前景。
2. 非晶合金的制备技术非晶合金是由金属和非金属元素混合而成的合金，其结构不是晶体结构，而是类似无序凝胶或液态的结构。
因为其结构不规则，因此非晶合金在许多方面表现出了其他合金不具备的物理和化学性质。
非晶合金的制备技术主要有以下几种：2.1 快速凝固法快速凝固法是非晶合金制备的主要方法之一。
在快速凝固法中，液态合金以非常快的速度冷却，通常可以达到几千摄氏度每秒。
这种快速冷却过程可以使合金中的金属离子无法以晶体结构排列，而是在某种程度上保持原来的无序状态，最终形成非晶合金。
2.2 气相淀积法气相淀积法是一种制备非晶合金的常用方法。
在这个制备过程中，无定形合金先被蒸发，然后被淀积在基板上。
此时，由于快速的固化率，合金晶体无法长大。
通过这种方法，可以制备出各种形状和厚度的非晶合金薄膜，在微电子和其他领域中有着广泛的应用。
2.3 变形致非晶合金法变形致非晶合金法是一种新兴的非晶合金制备方法。
该方法是通过将晶体合金进行金属形变而制备出非晶合金。
通过对合金进行轧制、拉伸或挤压等变形，可以破坏合金晶格的规则性，从而制备出无序结构的非晶合金。
3. 非晶合金的应用前景由于其无序凝胶结构，非晶合金在机械性能、腐蚀性能、光学性能、磁性能等方面具有许多优点。
因此，非晶合金在各种领域具有广泛的应用前景。
3.1 微电子领域非晶合金薄膜在微电子领域中有着广泛的应用，如利用非晶硅来制造太阳能电池，非晶碳化硅薄膜用于集成电路制造等。
此外，在磁存储器等领域中，具有优良的磁性能的非晶合金也有着广泛的应用。
3.2 机械领域非晶合金在机械领域中也具有广泛的应用。
由于其强的弹性特性和高的硬度，非晶合金制成的弹簧和切削工具等具有广泛的用途，如精密测量、机床制造、刀具加工等。
3.3 能源领域由于非晶合金具有高的杨氏模量和高的强度，可以制备出高效的发电机转子，因此在风力发电和汽车发电机等领域中也具有潜在的应用前景。
非晶合金材料的制备及应用
非晶合金材料的制备及应用非晶合金材料是一种新型的材料，它的特点是有着非常高的硬度、韧性和强度。
它们的制备方法也与其他材料有所不同。
本文将探讨非晶合金材料的制备方法和应用。
一、非晶合金材料的制备非晶合金材料是以金属元素为主要组分，经过快速冷却的直径为0.1毫米以下的无定形金属合金材料。
这些材料有着高硬度、良好的抗腐蚀性等特点，被广泛应用于领域。
非晶合金的制备方法一般有几种：1、快速凝固法快速凝固法是制备非晶合金材料中最常用的方法。
它的原理是将熔融的合金液体快速冷却，从而使其形成无定形状态。
这是通过在高温下熔化金属，然后迅速将其冷却而实现的。
因此，这种加工方法通过控制金属的冷却速率来控制其晶体结构。
冷却速度越快，形成的非晶合金就越多。
2、电加热法电加热法是一种用电阻加热制备非晶合金材料的方法。
这种方法的优点是在熔化金属时可以采用相对较低的温度，从而减少了对周围环境的影响。
此外，这种方法还具有较高的加工效率和较小的加工能力。
这种方法一般是通过将电流通过狭缝样品中流动来实现的。
这导致样品受到电阻加热和冷却，并且经过一定的处理后使其形成无定形状态。
另一个优点是可以将样品直接加热至无定形温度，使其形成无定形态。
3、气体冷却法气体冷却法是将气体喷射到高温合金化学反应体表面冷却的方法。
利用高速喷气的方式将热量从合金表面带走，从而通过快速冷却使得非晶化转变发生。
由于加工过程中需要非常精确的温度控制，因此这种方法需要使用高精度设备来实现。
二、非晶合金材料的应用非晶合金材料有许多应用领域。
1、模具制造非晶合金是制造模具的理想材料之一。
由于其高硬度和韧性，它可以更长时间地保持其几何形状。
同样，因为非晶合金比其他材料更难磨损，它可以减少模具更换的频率和成本。
2、航空航天在航空航天领域，非晶合金已经被证明是一种非常有用的材料。
由于其良好的强度和韧性，它可以用来制造高速运动中的机械部件。
此外，由于非晶合金能够抵御高温、高压等极端环境的侵蚀，因此在火箭制造中非常有用。
非晶合金材料的制备技术与研究现状
非晶合金材料的制备技术与研究现状随着科技的不断发展和进步，新型材料逐渐成为人类研究的热点之一。
今天我想和大家分享的是非晶合金材料的制备技术以及研究现状。
一、非晶合金的概念非晶合金是相对于晶态合金而言的一种独特的材料，其特点在于其结晶度相对较低，且在制备过程中没有明显的熔化点，具有良好的物理、化学和力学性质。
它的制备技术相对较为复杂，但是与其它材料相比，拥有更高的硬度和强度，同时电学、磁学、光学和导热性质等方面的表现也更加优异。
二、非晶合金的制备技术1. 快速凝固技术快速凝固技术是制备非晶合金的主要手段之一。
它利用一种专门设计的装置将熔融的金属材料急速冷却，使其无法结晶从而形成非晶性结构。
这种方法最早应用于铁基合金的制备，逐渐推广到其他材料。
由于其对金属熔料进行不断喷雾，会产生大量的气态金属颗粒，故需要再经过高温烧结处理，从而形成致密的固态材料。
2. 溅射沉积技术溅射沉积技术则是用氩气等惰性气体离子轰击金属靶，将金属靶表层投影在衬底上形成一层非晶合金薄膜。
其中关键要素在于离子能量和沉积速度，分别会影响非晶合金化的程度和沉积层的质量。
此外，向沉积膜中引入碳、氮、氧等元素，还可以形成纳米非晶合金。
该技术主要应用于信息存储、光电子和传感器等领域。
3. 液态渗透合成技术液态渗透合成技术是将一种非晶合金材料涂敷在另一种基底材料表层，再在相应的条件下，使其渗透到基底中，形成一种产品。
该类制备技术工艺相对简单，但需要非常精确的制备条件和冶炼控制技术。
其生成的非晶合金与基底之间具有极高的界面结合强度，为基底材料增强了性能并具有较高的价值。
三、非晶合金的研究现状1. 应用领域广泛非晶合金的研究已经迅速发展，目前已被广泛应用于摩擦磨损、导电材料、耐热材料、超导材料、机械结构、微电子、化学催化和计量等领域。
其中，Mo和Ta基的非晶合金在增材制造应用中也发挥了重要作用。
2. 研究成果丰硕针对非晶合金的制备和基于非晶合金的新型功能材料开发，研究者们提出了各类新的制备方法，并进行了深入研究。
非晶合金的制备及应用研究
非晶合金的制备及应用研究非晶合金是一种新型金属材料，由于其独特的物理和化学特性，以及广泛的应用领域，已经引起了人们的广泛关注。
本文将介绍非晶合金的制备方法和应用研究。
一、非晶合金的制备方法非晶合金的制备方法主要有三种：快速凝固法、液相淀积法和气相淀积法。
1. 快速凝固法快速凝固法是目前应用较广的非晶合金制备方法之一，其基本原理是将液态金属迅速冷却至超过晶体化温度的凝固速度，从而防止晶化过程的进行。
常用的快速凝固方法有单轴定向法、水平铸造法、旋转轮盘法等。
2. 液相淀积法液相淀积法主要是通过化学反应将金属元素沉积在基体上，达到非晶合金的效果。
其优点是制备工艺简单，但缺点是材料中的杂质比较多，且易受到环境的影响，导致合金质量不稳定。
3. 气相淀积法气相淀积法是一种较新的非晶合金制备方法，它利用化学气相沉积技术，在高温高压的条件下，将金属和非金属混合物沉积到基体上，形成非晶合金。
它的优点是可以制备大尺寸块状非晶合金，但是它需要较高的制备温度和高质量的气体。
二、非晶合金的应用研究非晶合金具有优异的力学、磁学、化学等特性，可以广泛应用于诸如磁性材料、结构材料、电子材料、储能材料等领域。
1. 磁性材料领域非晶合金在磁性材料领域的应用是非常广泛的，它具有高的磁导率、高的饱和磁化强度和储能密度，出色的耐腐蚀性和高温稳定性等特点。
这些特点在磁记录材料、三相变压器铁芯材料、高频材料、储能材料等方面有着广泛的应用。
2. 结构材料领域结构材料的应用领域非常广泛，如航空、航天、汽车制造等。
非晶合金的硬度和强度比传统晶态材料高，且变形能力强，有很好的抗疲劳性能，可广泛应用于结构材料领域。
3. 电子材料领域非晶合金在电子领域中，具有低的电阻、高的磁导率和超高的频率响应，可以用于制作感应器件、变压器等高频电子器件。
4. 储能材料领域非晶合金可以作为储能材料应用于锂电池，其主要作用是提高电池的放电效率和延长电池寿命，使电池更加耐用。
非晶合金的制备和性能研究
非晶合金的制备和性能研究一、引言非晶合金是一类结构特殊的金属材料，其具有良好的力学性能、耐腐蚀性能、导热性能、磁性能和铁磁记忆效应等特性，在航空、汽车、医疗、电气等领域具有广泛的应用前景。
本文将针对非晶合金的制备和性能研究进行探讨。
二、非晶合金的制备方法1. 熔体淬冷法熔体淬冷法是制备非晶合金的最主要方法之一。
该方法是将金属材料加热到一定温度，然后快速冷却到室温，使其凝固成非晶态结构。
该方法具有工艺简单、能量消耗较少、生产效率高等优点。
2. 机械混合法机械混合法是通过高能球磨、机械合金化等方法将金属材料混合均匀，从而实现制备非晶合金的方法。
该方法具有生产效率高、适用范围广等特点。
3. 激光熔合法激光熔合法是将金属材料在激光束的作用下熔化，并快速冷却以得到非晶态结构的方法。
该方法具有能量密度高、制备速度快等优点，但需要大型设备和熟练的操作技术。
三、非晶合金的性能研究1. 力学性能研究非晶合金的力学性能是其应用的重要指标之一。
研究表明，非晶合金的弹性模量、屈服强度、延伸率、抗拉强度等均优于普通晶态金属材料，具有较好的韧性和强度。
因此，非晶合金在航空、汽车等领域广泛应用。
2. 磁性能研究非晶合金具有良好的磁性能，在电力、信息等领域有广泛应用。
研究表明，非晶合金的磁性能与其成分、制备工艺等因素相关。
针对不同的应用需求，可以通过调整合金成分、制备方法等来实现对非晶合金磁性能的优化。
3. 耐腐蚀性能研究非晶合金具有良好的耐腐蚀性能，在医疗、船舶等领域得到广泛应用。
研究表明，非晶合金的耐腐蚀性能与其成分、制备工艺等因素密切相关。
为了实现对非晶合金耐腐蚀性能的优化，需要针对所需应用场景，进行不断的研究与优化。
四、结论本文主要介绍了非晶合金的制备方法和性能研究。
从制备方法方面看，熔体淬冷法、机械混合法和激光熔合法是其中主要的制备方法；从性能研究方面看，非晶合金的力学性能、磁性能、耐腐蚀性能等方面均表现出较好的特性。
新型非晶合金的制备和磁性能研究
新型非晶合金的制备和磁性能研究随着科技的发展，新型非晶合金在材料科学领域中正逐渐崭露头角。
与传统晶体材料相比，非晶合金不具备明显的晶格结构和晶体缺陷，具有良好的力学性能、耐腐蚀性和高温稳定性等优点。
而其中一些非晶合金还表现出极强的磁性能，具有很大的应用潜力。
本文将介绍新型非晶合金的制备方法以及磁性能的研究成果。
一、制备方法1.快速凝固法目前，制备非晶合金的主流方法是快速凝固。
快速凝固是通过冷却速度达到千万甚至亿万摄氏度每秒，使液态金属迅速凝固而形成非晶态物质的一种方法。
其优点是可以在很短的时间内得到非晶材料，并且在制备过程中不需要添加其他元素，制备出纯净的非晶合金。
快速凝固法可通过电子束加热、扫描电镜加热等方式进行。
2.气相淀积法气相淀积法是在真空或惰性气氛中，将固态的金属挥发掉，然后在基底表面淀积而成的一种薄膜。
相比于快速凝固法，气相淀积法可以制备出更加均匀的薄膜，对薄膜的控制性更高。
3.电弧熔炼法电弧熔炼法是将金属填料置于电极上，两个电极之间加强电场，使填料发生放电、电弧在金属中电极化，使金属熔化并在空气中冷却成块状。
电弧熔炼法是一种可实现批量生产的非晶制备方法，但是非晶材料的含量通常不太均匀，需要进行后续处理。
二、磁性能研究新型非晶合金的磁性能研究已经取得了很大的进展。
以下将介绍一些典型的研究案例。
1.非晶磁体材料的磁性能研究磁体材料是利用物质中的磁性来制造磁性元件的材料。
非晶磁体材料具有较高的饱和磁感应强度、低剩磁和高导磁率等优点，因此受到了广泛的关注和研究。
磁体材料通常可以制成磁性芯片、马达、变压器等。
2.磁性薄膜的表征与应用在磁性材料中，薄膜具有广泛的应用前景。
由于薄膜相对于体材料具有更加灵活的形态和尺寸，因此可以制成较小的磁性元件。
常用的磁性薄膜制备技术包括磁控溅射、分子束外延等。
对薄膜材料的表征研究主要包括X射线衍射、电子衍射等方法。
3.磁性纳米材料的制备与应用磁性纳米材料的研究也是目前磁性材料领域的一个热点。
非晶合金材料的制备与应用
非晶合金材料的制备与应用一、概述非晶合金材料是一种特殊的金属材料，其在结构上与普通的晶体金属材料存在较大的不同，其原子排列呈现出非晶态，没有明显的晶界，因而具有独特的物理、化学及力学性能，适用于众多领域。
本文将分别从制备和应用两个方面，详细介绍非晶合金材料的相关知识。
二、制备1.快速凝固技术快速凝固技术是制备非晶合金材料的关键技术之一，其原理是将金属液体迅速冷却，使其在短时间内凝固成非晶态。
目前常用的快速凝固技术主要有：(1)金属薄带技术该技术是将金属液体均匀地涂覆在带状基底上，并利用快速轧制或剪切等方式将其迅速冷却而形成的非晶态材料。
(2)水淬技术该技术是将金属液体浇注到水中，并喷水冷却，使其迅速凝固而形成非晶态材料。
2.离子束淀积技术离子束淀积技术是近年来发展起来的一种非晶合金材料制备新技术，其原理是利用离子束轰击金属基底，将金属原子从固体基底表面解离，并在表面重新凝聚形成非晶态薄膜。
三、应用1.储氢材料非晶合金材料具有高比表面积和不规则空间结构等特点，使其成为理想的储氢材料，在氢能源领域有着广泛的应用前景。
2.导电材料非晶合金材料具有良好的导电性能和较高的特征阻抗，可应用于电极材料及电子器件中，对于提高电子器件性能具有重要意义。
3.结构材料非晶合金材料的强度、韧性、硬度、耐腐蚀性等性能均优秀，适用于航空航天、汽车等领域应用。
4.生物医学材料非晶合金材料具有生物相容性好、不易引起过敏等优点，可应用于生物领域，如载药材料、人造关节材料等。
四、总结非晶合金材料是未来材料研究的热点之一，其在各个领域的应用前景广泛。
制备非晶合金材料的技术不断发展，未来还将有更多、更先进的制备技术出现。
因此，研究和应用非晶合金材料将为推进材料科技进步和人类社会的发展做出重要贡献。
非晶合金材料的制备及应用研究
非晶合金材料的制备及应用研究随着现代科技的不断发展，材料科学作为一门综合性的学科，越来越受到重视。
而非晶合金材料，作为材料科学中的新兴领域，其制备和应用研究受到了广泛的关注。
一、非晶合金材料的概念和种类非晶合金材料，是指在尽可能快的冷却速度下制备而成的一类金属材料，其晶体结构呈无规律的非晶态结构。
其比传统的多晶结构具有更好的力学性能、磁学性能、耐蚀性能等特点。
根据实际应用需求，非晶合金材料可以分为软磁性非晶合金、硬磁性非晶合金和结构非晶合金等几种类型。
二、非晶合金材料的制备技术非晶合金材料的制备技术可以通过多种途径进行，例如单体凝固、溅射、快速凝固、气象降温等方法。
其中，快速凝固技术是目前应用最为广泛的制备非晶合金材料的方法之一。
通过快速冷却可以使金属物质在实现从液态向固态的转化时不形成典型的晶体结构，而呈现出无规则的非晶态结构，从而制备出非晶合金材料。
三、非晶合金材料的主要应用领域非晶合金材料由于具有许多独特的物理性质，如高硬度、高强度、耐腐蚀性等，因此在实际应用领域越来越广泛。
以下是一些非晶合金材料的应用领域：1.软磁性合金：包括多种非晶合金材料，其抗磁性能可以满足许多高频应用的要求，如变压器、感应加热等。
2.硬磁性合金：可用在电子设备领域，如磁盘驱动器、磁头、粉末电芯等方面。
3.结构非晶合金：包括多种合金材料，例如铝合金、钛合金等，可以用于制造机械零件、运动器材等。
四、未来非晶合金材料的发展趋势随着现代科技的不断发展，非晶合金材料在未来的应用和研究中将会有更广泛的空间。
在未来的制备技术方面，我国将会加强技术研究和创新，研发更为高效和可靠的制备方法，并进一步提升非晶合金材料的性能。
在应用方面，随着对节能环保的要求越来越高，非晶合金材料将会得到更多应用，尤其是在节能环保领域。
总之，非晶合金材料的制备和应用研究是材料科学领域中非常重要的一项研究方向。
虽然现在还存在不足之处，但是未来将会有更加广泛的应用研究方向和进一步的发展趋势。
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金 可 以 做 出 直 径 为 ４ｍｍ 试 棒 或 ４ｍｍｘ６ｍｍ 截 面 的 板 状 完 全 非 晶 样
品， 进行各种力学性能实验。
（８）固 态 反 应
பைடு நூலகம்
固态反应制备大块非晶的方法是利用扩散反应动力学对固态晶
体进行各种无序化操作， 使之演变为非晶相， 从而实现由固态晶体直
接转化为固态非晶体。从原理上讲， 固态反应可以制备出任意尺寸、形
时， 尤其是将多层非晶条带直接焊接在一起， 保证大块的非晶态是该
技术的关键， 因为爆炸复合过程中， 界面热能会迅速传入基体内部， 在
界面形成
１０５－ １０８Ｋ／ｓ 降温速率， 同时整体升温也很低， 能保证其非晶态状
态。目前， 爆炸焊接技术用于制备非晶合金块及涂层己引起世界各国
学者的重视．
（６）定 向 凝 固 铸 造 法
大但比较长的样品。
（７）磁 悬 浮 熔 炼 铜 模 冷 却 法
熔体与坩埚无接触或软接触。熔体温度可以通过非接触方式测
量 。熔 体 在 合 适 温 度 喷 吹 到 下 部 铜 模 中 。该 方 法 的 优 点 是 熔 体 不 与 塔
祸壁接触或软接触， 避免了淬态异质形核， 有利于玻璃形成。不足之处
在于受以悬浮能力和限制， 只能制备出比较小的样品。镁基和错基合
非晶态合金即金属玻璃， 固态时具有短程有序、长程无序的特征， 是一种亚稳态结构， 其原子在三维空间呈拓扑无序排列， 并在一定温 度范围保持这种状态相对稳定［ｌ］。金属玻璃作为一种新型材料， 不仅具 有极高的强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性， 而且还表现出优良的软磁性 和超导性， 在电子、机 械 以 及 化 工 等 领 域 得 到 了 广 泛 应 用 。 德 国 物 理 学家 Ｋｒａｍｅｒ［２］在 １９３４ 年首次利用热蒸 发 法 制 备 出 非 晶 态 合 金 。 非 晶 材 料 最 早 的 工 业 应 用 是 １９４７ 年 Ｂｒｅｎｎｅｒ 等［３］用 电 解 和 化 学 沉 积 获 得 了 Ｎｉ－ Ｐ 和 Ｃｏ－ Ｐ 的非晶薄膜， 并用作金属表面的防护涂层。１９５９ 年， Ｃｏｈｅｎ 和 Ｔｕｒｎｂｕ［４］根据自由体积模型作出预言， 假如冷到足够程度， 即 使最简单结构的液体也可以通过玻璃化转变。１９６０ 年， Ｄｕｗｅｚ 等［５］首先 采用喷枪法在 Ａｕ－ Ｓｉ 合金中获得非晶态合金， 从而开创了材料研究的 新 领 域 。１９７１－ １９７３ 年 Ｈ．Ｓ．Ｃｈｅｎ 和 古 Ｇｉｌｍａｎ 等［６］采 用 快 冷 连 铸 轧 辊 法 ， 以 １８３０ｍ／ｍｉｎ 的 高 速 制 成 多 种 非 晶 合 金 薄 带 和 细 丝 ， 并 正 式 命 名 为“金属玻璃”以商品出售， 在世界上引起很大的反响。１９８４ 年 Ｋｕｉ．Ｈ． Ｗ 和 Ｄ．Ｔｕｒｎｂｕｌｌ 等人通过 Ｂ２Ｏ３ 溶剂包裹的方法获得尺寸接近 １０ｍｍ 的 大 块 Ｐｄ－ Ｎｉ－ Ｐ 非 晶 合 金 ［７］。 在 ９０ 年 代 初 ， 日 本 东 北 大 学 的 Ｔ． Ｍａｓｕｍｏｔｏ 和 Ａ．Ｉｎｏｕｅ 等 人 发 现 了 具 有 极 低 临 界 冷 却 速 率 的 多 元 合 金 体系 ， ［８－１０］ 这些合金包括 Ｌｎ－ ＴＭ－ Ｌｎ，Ｌｎ－ Ａｌ－ ＴＭ，Ｚｒ－ Ａｌ－ ＴＭ，Ｈｆ－ Ａｌ－ ＴＭ， Ｔｉ－ Ｚｒ－ ＴＭ 等系列。１９９３ 年 Ｗ．Ｌ．Ｊｏｈｎｓｏｎ 等［１１］人发现了具有临界冷却速 率低达 １Ｋ／ｓ 的 Ｚｒ 基大块非晶合金。
关键词： 大块非晶合金； 非晶形成机制； 制备； 玻璃形成能力 Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｂｕｌｋ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ， ｋｉｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｗｈｉｃｈ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｆｏｒｍｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｂｕｌｋ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｂｕｌｋ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙ； ｇｌａｓｓ－ ｆｏｒｍｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ； ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ； ＧＦＡ
４７１
科技信息
○高校讲台○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 ２６ 期
复板上的炸药被雷管引爆后， 爆炸波将一部分能量传给复板， 由于基
板和复板的高速、高 压 和 瞬 时 的 撞 击 ， 在 它 们 的 接 触 面 发 生 许 多 物 理
和化学变化过程， 使它们焊接在一起。爆炸焊接制备大块非晶体合金
这 种 方 法 要 控 制 定 向 凝 固 速 率 和 固／液 界 面 前 沿 液 相 温 度 梯 度 ，
定向凝固所能达到的理论冷却速度可以通过两个参数乘积估算， 即
Ｒ，＝ＧＶ， 可 见 温 度 梯 度 Ｇ 越 大 ， 定 向 凝 固 速 率 Ｖ 越 快 ， 冷 却 速 率 则 越
大， 可以制备的非晶的截面尺寸也越大， 这种方法适于制作截面积不
１．非晶形成的控制因素 １．１ 非晶形成热力学因素
在热力学上， 非晶态是一种亚稳态， 在相同温度下其对应的自由 能既高于平衡条件下的晶态相， 也高于非平衡过程的其他所有亚稳 相， 因为任何其他亚稳相的形成都比非晶相更依赖于原子扩散和重排 ［１２］
根据热力学第二定律， 非晶合金系统从液相转变为固相时的自由 能变化可表述为：
状的非晶合金块， 但并不是任何一种合金都可以制成非晶体合金块，
且生产的效率有待进一步提高， 对二元或三元合金中原子的扩散， 非
晶体的形核和生长的机理也有待进一步的研究。
科技信息
○高校讲台○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 ２６ 期
非晶合金发展及制备
张 志 孙 楠 许泽兵 （ 河南理工大学材料科学与工程学院 河南 郑州 ４５４００３）
摘要： 概述了大块非晶态材料的发展历史， 并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制。介绍了大 块非晶合金的制备方法， 描述了大块非晶合金玻璃形成能力的各种判据。
△Ｇ＝ＧＬ－ ＧＡＭ＝△Ｈ－ Ｔ△Ｓ （ １） 式中， △Ｇ 为液固相的自由能差，ｋＪ／ｍｏｌ；ＧＬ，ＧＡＭ 为 液 相 、非 晶 相 的 自 由 能 ， ｋＪ／ｍｏｌ；△Ｈ 为 液 固 相 转 变 的 焓 变 ， ｋＪ／ｍｏｌ；Ｔ 为 热 力 学 温 度 ， Ｋ； △Ｓ 为液固相转变的熵变， ｋＪ／（ｍｏ１．Ｋ）。 １．２ 非晶形成的动力学因素 从动力学的观点来看， 讨论非晶态合金形成的关键问题， 不是材 料从液态冷却时是否会形成非晶， 而是讨论在什么条件下， 能使液态 金属冷却到非晶态转变温度以下而不发生明显的结晶， 或不发生可察 觉到的结晶。从液态到固态的快速冷却过程中， 如果抑制了结晶过程 的形核与长大， 就可以形成非晶。结晶过程的形核 （Ｉ）， 与线性长大速度（Ｕ）满足式（２）和（３）［１３］： Ｉ＝（ｋ１／η）ｅｘｐ［－ ｂα３β／Ｔｔ／△Ｔｔ）２］ （ ２） Ｕ＝（ ｋ２ ／η） ［ １－ ｅｘｐ（ β△Ｔｔ ／Ｔｔ） ］ （ ３） 其中： ｋ１ 为形核动力学常数，ｋ２ 为生长动力学常数， η为粘滞系数， ｂ 为 几 何 因 子 ， 对 球 状 核 ｂ＝１６π／３；Ｔｔ 为 约 化 温 度 ， 可 用 公 式 Ｔ＝Ｔ ／Ｔｔ （ 其中△Ｔ 为温度） ， α为约化表面张力焓， α＝（ ＮＶ２） １ ／３σＳＬ，β为约化 熔 解 焓， β＝△Ｈ ／ＲＴｍ， Ｒ 为气体常数。从上式看出， η增大， Ｉ 和 Ｕ 小有利于 晶核的形成， 大块非晶态合金液相中存在大量异类原子局域偏聚结构 及原子紧密堆垛结构， 这些结构将大大增加液相的粘度， 因此非晶形 成能力增强。影响形核率的主要因素为固液界面能， 即 σＳＬ。结晶生长
速 率 受 合 金 熔 化 焓 和 温 度 等 因 素 综 合 影 响 ， αβ１ ／３ 的 值 对 形 核 过 程 中 固液界面能有很大影响， 当 αβ１ ／３＞０．９ 时形核率很低， 比 较 容 易 形 成 非 晶态； 当 αβ１ ／３＜０．２５ 时， 无法抑制结晶的形成。
１．３ 非晶形成的结构学因素 基于 １９８８ 年以来所发现的具有大 ＧＦＡ 的多组元合金体系， Ｉｎｏｕｅ 等人［１４］提出了合金获得大的 ＧＦＡ 的三条经验原则：（１）多于三种组元的 多 组 元 体 系；（２）基 本 组 元 之 间 有 大 于 １２％的 原 子 尺 寸 差；（３）基 本 组 元 之 间 有 较 大 的 负 混 合 热 。在 三 元 合 金 中 组 成 元 素 的 原 子 尺 寸 可 以 分 为 三组：大， 中， 小。大的原子尺寸差及负的混合热可以增加深过冷熔体 的随机堆跺密度， 从而得到高的液固界面能， 并增加原子重新排列的 困难程度。在块状非晶合金中形成高度随机密堆结构己经得到了证 实。 ２．大块非晶合金制备技术［１５－ ２１］ 大 块 非 晶 合 金 研 究 热 潮 的 兴 起 正 是 基 于 制 备 技 术 的 突 破 。大 块 非 晶合金的玻璃形成能力在以下情况会受到削弱：①多组元合 金 成 分 偏 离 了 共 晶 或 近 共 晶 成 分 点；②原 材 料 的 纯 度 不 够 高 ；③ 在 母 合 金 熔 配 或 者是成形过程中引入了杂质； ④成形前母合金的过热度选择不合适。 为了提高合金的玻璃形成能力， 所有制备大块非晶合金的方法都是根 据上述四条优化制备工艺。 （１）铜 模 吸 铸 法 该方法是制备非晶合金块材料通常采用的方法， 待母合金熔化 后， 将熔体从坩埚中吸铸到水冷铜模中， 形成具有一定形状和尺寸的 大 块 材 料 。母 合 金 熔 化 可 以 采 用 感 应 加 热 法 或 电 弧 熔 炼 方 法 。为 了 减 少铜模内空腔异质形核， 可对模具内腔表面做特殊处理， 应用此方法 的难题是合金熔体在铜模中快速凝固而出现的样品表面收缩现象， 造 成与模具内腔形成间隙， 从而导致样品冷却速率下降或者样品表面不 够光滑。 （２）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△Ｔｘ 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 。 （３）熔 体 水 淬 法 选择合适成分的合金放石英管中， 在真空（或保护气氛）中使母合 金加热熔化， 然后进行水淬， 所得的非晶合余棒材表面光亮， 有金属光 泽。此方法操作简单， 但有一定的局限性， 对于那些与石英管壁有强烈 反应的合金熔体不宜采用此方法， 如 Ｍｇ－ Ｃｕ－ Ｙ 非晶合金就不能用水 淬法制备。另外， 熔体冷却效率不如铜模高。 （４）压 铸 法 制备样品的母合金熔化后， 在一定的压力和速度下将合金熔体压 入金属模型内腔， 该方法的特点是液态金属填充好， 可以直接做较复 杂 形 状 的 大 尺 寸 非 晶 合 金 器 件 。但 这 种 工 艺 技 术 较 前 几 种 方 法 难 度 大 些， 技术较为复杂。目前用该方法制备的镁基非晶合金试棒为 ９ｍｍ。 （５）非 晶 条 带 直 接 复 合 爆 炸 焊 接 爆炸焊接是一种崭新的工艺技术， 在工程领域得到广泛应用。基 本 原 理 如 下：多 层 金 属 板 以 一 定 的 间 隙 支 持 起 来 做 为 基 板 ；当 均 匀 放 在