非晶态合金(Amorphous_Alloys)
非晶态合金材料的制备及应用
非晶态合金材料的制备及应用随着科技的不断发展，人们对材料的需求也越来越高，尤其是在新能源、高速交通、电子信息等领域，对材料性能的要求更是严苛。
非晶态合金材料作为一种新材料，其具有优异的物理性能、化学性能、机械性能以及独特的制备工艺，在现代工程领域得到了广泛的应用。
本文将深入探讨非晶态合金材料的制备及应用。
一、非晶态合金材料的概念非晶态合金材料（Amorphous metal）是指在快速冷却过程中自发形成无定形结晶状态（非晶态）的金属合金材料。
它是一种为获得非晶态而制备的合金材料，由于材料的玻璃状无定形结构，具有许多传统合金所不具备的优秀机械性能、防腐性能、磁性能等。
二、非晶态合金材料的制备方法目前，非晶态合金材料的制备方法主要有四种：快速凝固法、溅射法、电化学合成法和机械法。
1、快速凝固法快速凝固法是指将高温熔融状态的合金，以极快的速度（几千℃/s）冷却固化，使其形成非晶态的制备方法。
常用的快速凝固方法有液滴冷却法、快速旋转法、单辊震荡法、直流磁控溅射法等。
2、溅射法溅射法是指在真空或惰性气体氛围下，将靶材表面原子部分蒸发后沉积在基板上形成薄膜的制备方法。
溅射合金材料大多是非晶态的。
溅射法制备的非晶态合金材料具有制备工艺简单、制备速度快等优点。
3、电化学合成法电化学合成是将金属阳极和对应离子溶液中的阴极通过外电路连接在一起，在电解的过程中通过氧化还原反应，将阳极上的金属元素离子还原并沉积在阴极表面，形成非晶态合金薄膜的制备方法。
4、机械法机械法是指通过机械能量改变材料的结构形态，制备非晶态合金材料的制备方法。
机械法制备的非晶态合金材料具有制备易度高、无需真空高温、不易受到氧化损害等优点。
三、非晶态合金材料的应用领域1、新能源领域非晶态合金材料在新能源领域中具有广泛应用。
比如，用非晶态合金材料代替传统铜线制造变压器，能够大大提高能源利用率和变压器的性能；将非晶态合金材料与锂离子电池等新型蓄电池的电极材料组合在一起，能够大幅提升其能量密度和循环寿命等性能；非晶态合金材料也是太阳能电池制造材料的新方向。
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。
非晶态合金 玻璃态金属
非晶态合金玻璃态金属作者：佚名英文名称：metal-glass;amorphous alloy说明:又称非晶态合金或玻璃态金属。
使金属熔体在瞬间冷凝，以致金属原子还处在杂乱无章的状态，来不及排列整齐就被“冻结”。
它兼有金属和玻璃的优点，又克服了各自的弊病。
金属玻璃具有一定的韧性和刚性，强度高于钢，硬度超过高硬工具钢，断裂强度也比一般的金属材料高得多。
由于避免了晶间腐蚀，有良好的化学稳定性。
有些还有良好的磁学性质。
可用以制造高压容器、火箭等关键部位的零部件、机械振荡器、电流脉冲变压器、磁泡器件等。
非晶态软磁材料还可用以制造录音、录像的磁头、磁带。
人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。
美国、西欧称之为“21世纪的材料”。
在大多数人想到玻璃时，玻璃板的概念便迅速跃人我们的脑海中。
但在一定的条件下，金属也能做成玻璃，例如:这种玻璃可作为电力变压器和高尔夫球棍的理想材料。
巴尔的摩港，约翰斯·郝彼科恩斯(JohnsHopkins)大学研究员FoddHufnagel正在研究一种生产超强，富有弹性和磁性特点的金属玻璃的方法。
Hufnagel希望了解，金属玻璃形成时，发生溶化金属冷却成固体时的金相转变。
对科学家来讲，玻璃是任何能从液体冷却成固体而无结晶的材料。
大多数金属冷却时就结晶，原子排列成有规则的形式称作品格。
如果不发生结晶并且原子依然排列不规则，就形成金属玻璃。
不象玻璃板，金属玻璃不透明或者不发脆，它们罕见的原子结构使它们有着特殊的机械特性及磁力特性。
普通金属由于它们品格的缺陷而容易变形或弯曲导致永久性地失形。
对比之下，金属玻璃在变形后更容易弹回至它的初始形状。
缺乏结晶的缺陷使得原铁水的金属玻璃成立有效的磁性材料。
在国家科学基金和美国军队研究总局的支助下，Hufnagel已建立了试验新合金的实验室。
他试图创建一种在高温下将依然为固体并不结晶的合金金属玻璃，使它能成为发动机零件有用的材料。
非晶合金材料
非晶合金材料非晶合金材料是一种具有非晶结构的金属材料，也称为非晶态合金。
与晶体材料相比，非晶合金材料具有更高的硬度、强度和耐腐蚀性能，因此在工业领域具有广泛的应用前景。
本文将从非晶合金材料的特点、制备方法、应用领域等方面进行介绍。
首先，非晶合金材料的特点是具有非晶结构。
非晶结构是指材料的原子排列呈现无序状态，而非晶合金材料的原子排列方式是无规则的、无序的。
这种结构使得非晶合金材料具有较高的硬度和强度，同时还具有优异的弹性和耐磨损性能。
此外，非晶合金材料还具有较好的导电性和磁性，因此在电子、磁性材料领域也有着广泛的应用。
其次，非晶合金材料的制备方法主要包括快速凝固法、溅射法和机械合金化法。
快速凝固法是通过在高温状态下迅速冷却金属熔体来制备非晶合金材料，这种方法可以有效地抑制原子的有序排列，从而形成非晶结构。
溅射法是将金属靶材置于真空室中，通过离子轰击的方式将金属原子沉积到基底上，形成非晶合金薄膜。
机械合金化法则是通过机械方法将不相容的金属元素混合制备成非晶合金材料。
这些制备方法为非晶合金材料的大规模生产提供了可行的途径。
非晶合金材料在工业领域具有广泛的应用。
首先，在航空航天领域，非晶合金材料可以用于制造航天器的结构部件和发动机零部件，因其具有较高的强度和耐腐蚀性能。
其次，在电子领域，非晶合金材料可以用于制造集成电路封装材料和磁性存储介质，以提高电子产品的性能和稳定性。
此外，在医疗器械和生物材料领域，非晶合金材料也有着广泛的应用前景，可以用于制造人工骨骼和植入式医疗器械。
综上所述，非晶合金材料具有独特的结构和优异的性能，制备方法多样且成熟，应用领域广泛。
随着科学技术的不断发展，非晶合金材料在工业领域的应用前景将会更加广阔，为人类社会的发展做出更大的贡献。
非晶合金材料的性质与应用
非晶合金材料的性质与应用近年来，非晶合金材料备受科学研究和工业界的关注。
相比传统的晶体材料，非晶合金具有着独特的性质和广泛的应用领域。
本文将介绍非晶合金材料的基本性质，制备方法以及应用领域。
一、非晶合金的基本性质非晶合金又称非晶态材料（amorphous material）或无序态材料（non-crystalline material），是相对于晶体材料而言的。
晶体材料的原子排列有着高度的有序性，而非晶合金的原子排列则是无序的。
这种无序的原子排列形成了非晶结构。
由于无序化的原子间距接近，使得非晶合金具有着高密度、高硬度、高刚性等性质。
同时，非晶合金还具有以下特性。
1. 高弹性变形极限：非晶合金的原子无序排列使其具有更高的弹性变形极限。
这使得非晶合金在制造弹簧，弹簧片等金属制品时非常有用。
2. 优良的抗腐蚀性：非晶合金对环境中的氧、氢等化学物质具有很好的耐腐蚀性。
利用这一特点，非晶合金可以用于制造飞行器或船舶等在恶劣环境下工作的设备和构件。
3. 高温稳定性：非晶合金具有较高的熔点和热稳定性，这使得非晶合金可以用于制造高温元件。
4. 优良的磁性：一些非晶合金具有很好的磁性，因此可以用于制造高性能变压器，发电机等电力设备。
二、非晶合金的制备方法制备非晶合金材料的方法很多，目前主要有下面这几种。
1. 溅射法（sputtering）：这种方法使用离子束轰击固体靶材，将金属原子或化合物原子强制剥离出来并匀速沉积在基底上。
该方法成本较高，适用于制备小量的非晶合金材料。
2. 快速凝固法（rapid solidification process）：是指将金属或合金液体急剧冷却，达到快速凝固和非晶化的目的。
该方法适用于大规模制备非晶合金材料。
3. 化学还原法（chemical reduction method）：这种方法利用化学反应，在铁离子溶液中加入适量的还原剂，达到非晶化的目的。
此法适用于制备一些具有特殊特性的非晶合金材料。
非晶态合金材料的制备及其力学性能研究
非晶态合金材料的制备及其力学性能研究非晶态合金材料（Amorphous Alloy）是指由金属原子、金属间化合物或金属与非金属元素形成的无定形固体。
这种材料具有优异的力学性能、热稳定性和腐蚀抗性等特点，因此被广泛应用于航天、汽车、电子等领域。
本文将介绍非晶态合金材料的制备方法和力学性能研究。
一、非晶态合金材料的制备方法非晶态合金材料的制备方法主要有快速凝固法、机械合金化法和物理气相沉积法等。
快速凝固法是指将高温熔体通过快速冷却制备非晶态合金。
该方法常用的设备有单轮快速凝固仪、多轮快速凝固仪和线性凝固仪等。
通过这些设备，可以制备出具有不同组成和形状的非晶态合金。
机械合金化法是指将粉末状的金属材料在高能球磨机中进行反复摩擦和冲击，使其发生塑性变形和固态反应，从而形成非晶态合金。
该方法适用于制备微米级别的非晶态合金，具有操作简单、设备成本低等优点。
物理气相沉积法是指将高温的原料气体通过离子束或电子束加热，形成高能原子簇，在衬底上沉积并形成非晶态合金。
该方法可制备出具有较大平面尺寸和均匀厚度的非晶态合金薄膜，适用于微电子器件等领域。
二、非晶态合金材料力学性能研究非晶态合金材料的力学性能是其在工程应用中的重要特性，主要包括弹性模量、屈服强度、延展性等。
弹性模量是指材料在力学应变范围内，对应力变化的敏感度。
非晶态合金材料的弹性模量通常较高，这意味着其具有良好的耐磨损性和抗变形能力。
屈服强度是指材料的抗拉强度达到临界值时所承受的最大应力。
非晶态合金材料的屈服强度通常较高，甚至可超过传统多晶金属材料的强度水平。
这是由于其无定形结构使得位错无法在晶间滑移，因此其内部形成的应力场比多晶材料更均匀。
延展性是指材料在受力时的变形能力。
非晶态合金材料通常具有较小的延展性，这是由其无定形结构所决定的。
但是，可以通过合适的改性和处理方式，提高其塑性和延展性。
非晶态合金材料的力学性能在工程应用中具有重要意义。
研究其力学性能不仅可以为其工程应用提供理论指导，而且还可促进新型非晶态合金材料的发展和应用。
非晶合金材料的微观结构与性能研究
非晶合金材料的微观结构与性能研究近年来，非晶合金材料（Amorphous alloys）作为一种新型材料，得到越来越广泛的关注和研究。
非晶合金材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、抗磨损等优异性能，被广泛地应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
本文将对非晶合金材料的微观结构与性能研究进行探讨。
一、非晶合金材料的基本概念非晶合金材料，又称为无定形合金材料，是指由两个或两个以上的金属元素以及非金属元素组成的混合材料，当其中一种或多种元素的原子大小或化学性质差异较大时，材料的固态结构呈非晶态，即无序而不规则的状态。
非晶态的材料没有晶体结构的二十三个点群中的任何一个，不具有长程有序性。
目前，已经研制出了许多不同种类的非晶合金材料，其组成、结构和性能均有所不同。
二、非晶合金材料的制备方法非晶合金材料的制备方法有多种，主要包括快速凝固法、气相沉积法、镀层法、表面处理法等。
其中，快速凝固法是目前使用最广泛的一种方法。
该方法是将金属材料在高温状态下快速凝固成非晶态，其特点是固态温度下状态不稳定，处于高能状态，可以通过热处理使其转变为晶体。
三、非晶合金材料的微观结构非晶合金材料的微观结构是指其分子间相互作用和原子排布的形态。
与晶体材料不同，非晶合金材料的微观结构是无序、不规则的。
其结构特点主要表现在以下三个方面。
1. 无定形度非晶合金材料的无定形度是指它的结构没有任何规律性，不存在可以重复出现的结构基元，也没有完整的晶格结构，其内部结构是无序的，表现出类液态的特征。
2. 短程有序性尽管非晶合金材料的无定形度很高，但在局部尺度上，它们的结构还是具有短程有序性的。
通过高分辨率电子显微镜和X射线衍射等技术，可以看到其中存在着局部结构有序的区域。
短程有序性也是非晶合金材料具有一定稳定性的重要因素。
3. 无界面性非晶合金材料不存在晶界和其他界面，因此与晶体材料相比，其内部不具有较低的界面能。
在材料加工和使用中，非晶合金材料的表面处于稳态状态，不容易受到氧化和腐蚀。
非晶态合金的形成条件与制备方法
非晶态合金的形成条件与制备方法非晶态合金是一种特殊的材料，其具有非晶态结构和特殊的性能。
它的形成条件和制备方法是研究这一材料的重要内容。
一、形成条件非晶态合金的形成需要满足一定的条件，主要包括以下几个方面：1. 快速凝固条件：非晶态合金的形成需要在非常短的时间内将液态合金快速冷却到玻璃转变温度以下，使其无法发生晶化。
因此，需要使用特殊的快速凝固技术，如快速凝固法、溅射法、等离子体法等。
2. 成分设计：合金的成分对非晶态结构的形成起着重要作用。
一般来说，非晶态合金的成分应具有高浓度的合金元素，以增加原子间的相互作用，阻碍晶体的长程有序排列。
3. 合金元素选择：合金元素的选择也是形成非晶态合金的关键。
一般来说，合金元素应具有较大的原子半径不匹配度，以增加原子间的扭曲和不规则性，从而阻碍晶体的形成。
4. 冷却速度控制：非晶态合金的形成需要控制合金的冷却速度。
通常情况下，冷却速度越快，非晶态合金的形成越容易。
因此，需要采用合适的冷却方式和工艺参数，如快速冷却、淬火等。
二、制备方法非晶态合金的制备方法有多种，常用的方法包括以下几种：1. 快速凝固法：这是最常用的制备非晶态合金的方法之一。
该方法通过将合金液体迅速冷却，使其在非晶态温度范围内快速凝固。
常用的快速凝固方法包括冷轧、快速淬火、溅射等。
2. 溅射法：该方法是将合金靶材溅射到基底上，形成薄膜或涂层。
溅射过程中，由于原子的高能量状态和相互碰撞，可以使合金在非晶态条件下形成。
这种方法可以制备非晶态合金薄膜或涂层，具有广泛的应用前景。
3. 熔体淬火法：该方法是将合金加热到液态状态，然后迅速冷却至非晶态转变温度以下。
通过控制冷却速度和温度梯度，可以制备出非晶态合金。
这种方法适用于大块非晶态合金的制备。
4. 等离子体法：该方法是利用等离子体的高温和高能量特性，将合金加热到液态状态，然后迅速冷却。
等离子体法可以制备出高质量的非晶态合金，具有较好的工艺可控性和成品质量。
非晶态合金催化剂的制备方法及应用
10非晶态合金由于其原子的排列呈现短程有序、长程无序状态，是一类特殊的非晶态材料，又称为金属玻璃。
非晶态合金的优点有：（1）非晶态合金能够获得比较合适的催化中心，是由于化合价不对其受限制，很宽范围内都可以调变组成，从而使电子结构受到影响而得到适宜的催化中心；（2）具有较高的表面能，处于热力学亚稳态；（3）具有各向同性，不存在晶界和偏析等一些缺陷，活性催化中心均匀的分散在催化的环境中；（4）高的机械强度和高的电阻率。
非晶态合金材料用作于催化剂还是在1980年，Smith等[1]发表了关于制备非晶态合金材料作为催化剂的一篇研究论文才引起研究者们的广泛重视，经过多年的研究与发展，越来越多的研究者进行这方面的研究，并制备出各种不同的非晶态合金，其中非晶态应用于不饱和化合物在加氢方面的催化剂已取得了重大进展。
1 非晶态合金催化剂的制备方法目前，液相骤冷法和液相沉积法是非晶态合金催化剂的主要制备方法。
1.1 液相骤冷法Duwez教授在1960年提出了液相骤冷法[2]，是指惰性气体保护下的合金在电炉中熔融，然后在很高的急速冷却速率下进行冷却，这时候的合金原子已经来不及进行周期性的规则排列，从而形成了长程无序而短程却有序的非晶合金。
1.2 液相沉积法液相沉积法主要是利用溶液中的氧化还原反应来制备出非晶态的薄膜或微粒的方法，分为化学还原法和电沉积法。
化学还原法操作过程简单，目前有大量的文献报道此类方法用于得到非晶态合金催化剂，其中镍系、铁系、钯系、钴系几大类金属用此种方法制备的非晶态合金最多。
Wang等[3]通过化学还原法制备Ni-W-P-B；但是该方法也存在一些缺点，如形成的颗粒比较容易团聚，容易影响催化剂的催化活性。
电沉积法是通过还原金属离子把金属从电解液中析出形成非晶态合金的一种方法。
该方法的优点有：（1）电沉积条件的不同，可以获得组成不同的非晶镀层；（2）操作工艺比较容易，复杂的镀件表面也能够获得非晶镀层；（3）消耗的能量少，能够进行大规模的生产。
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。
2024年非晶合金市场发展现状
2024年非晶合金市场发展现状引言非晶合金（Amorphous Alloy），也被称为非晶态金属或叠层非晶态合金，是一种具有非晶态结构的金属材料。
相比传统的晶态金属材料，非晶合金具有更高的硬度、强度和耐蚀性，同时具备较低的磁导率和电阻率。
这些特性使得非晶合金在众多领域中得到了广泛应用，并在市场上展现出良好的发展潜力。
市场概况非晶合金市场在过去几年中实现了稳定的增长。
根据研究数据，预计在未来的几年内，非晶合金市场将保持相对稳定的增长率。
其主要驱动因素包括可持续发展要求、新能源技术的发展以及汽车行业的推动。
应用领域电子与电气领域在电子与电气领域，非晶合金被广泛应用于电感器、变压器和电机等关键设备中。
非晶合金具有低磁滞和低损耗的特性，使得其成为高性能电子器件的首选材料。
汽车行业汽车行业是非晶合金市场的主要应用领域之一。
非晶合金制品被广泛应用于制动系统、转向系统和发动机等关键部件中。
由于其高强度和耐腐蚀性，非晶合金能够提供更高的安全性和可靠性。
节能与环保非晶合金在节能与环保领域也有着广泛的应用。
例如，在节能照明领域，非晶合金材料可以用于制造高亮度的LED灯具。
此外，非晶合金还可以应用于太阳能电池板、节能玻璃和节能建筑材料等。
其他领域除了以上应用领域外，非晶合金还可以广泛应用于航空航天、化工和医疗器械等领域。
例如，非晶合金可以用于制造轻量化的飞机结构件、耐腐蚀的化学装置和高刚性的手术工具。
市场竞争格局目前，非晶合金市场存在着一定程度的竞争。
主要的竞争对手包括国内外的大中型企业，如科思创（COSCRYSTAL）、HITACHI等。
这些企业在非晶合金材料的研发、生产和销售方面具有一定的优势。
发展趋势技术创新随着科学技术的不断进步，非晶合金市场将继续受益于技术创新。
例如，研究人员正在努力开发新型非晶合金材料，以提高其性能和应用范围。
绿色环保在当前环保意识日益增强的背景下，非晶合金市场将朝着绿色环保方向发展。
研究人员将致力于研发更加环保的生产工艺，并推动非晶合金在可再生能源和节能领域的应用。
非晶态合金的制备工艺流程
非晶态合金的制备工艺流程
非晶态合金是一种具有特殊结构和性质的金属材料，具有高硬度、高强度、耐腐蚀等优点，在电子、汽车、航空航天等领域有广泛应用。
非晶态合金的制备工艺流程主要包括原料选择、原料预处理、熔炼、快速冷却和后处理等步骤。
首先是原料选择，非晶态合金的制备需要选择合适的原料，通常选择金属元素和非金属元素组成的合金。
常用的原料有铁、镍、钴、铜、钛、锆等金属，以及硼、磷、碳等非金属元素。
接下来是原料预处理，原料需要进行预处理以提高合金的纯度和均匀性。
预处理包括原料的粉末制备、化学清洗以去除杂质和氧化物，以及高温煅烧等步骤。
然后是熔炼，预处理后的原料被放入熔炼炉中进行熔融。
熔融温度通常较高，达到元素的熔点以上。
可以采用多种方法进行熔炼，如电弧熔炼、感应熔炼、真空熔炼等。
接着是快速冷却，熔融的合金需要经过快速冷却以形成非晶态结构。
快速冷却的常用方法是快速凝固或轧制。
快速冷却可以使合金中的原子无法有序排列，形成非晶态结构，从而使合金具有非晶态合金的特性。
最后是后处理，快速冷却后的非晶态合金需要进行后处理以提高其性能和稳定性。
后处理包括退火、热处理、表面处理等步骤。
通过退火和热处理可以消除内部应
力，提高合金的硬度和强度；而表面处理可以增加合金的耐腐蚀性和装饰性。
总的来说，非晶态合金的制备工艺流程包括原料选择、原料预处理、熔炼、快速冷却和后处理等步骤。
每个步骤的参数和工艺条件都会影响合金的成分和性能，因此需要通过合理的工艺控制来获得理想的非晶态合金材料。
非晶态合金的制备工艺还在不断发展和改进中，以满足不同领域的应用需求。
固体催化材料之非晶态合金
非晶态合金的负载化具有以下优点：
负载型非晶态合金催化剂的制备技术简单；
非晶态合金的负载化提高了非晶态合金的比表面积和晶化温度， 同时保持了非晶态合金良好催化活性的优点，克服了超细粒子与 产物分离困难的缺点； 超细非晶态合金粒子负载化，解决了超细非晶态粒子成本高的问 题，使其工业应用在经济上成为可能。
表面具有浓度较高的不饱和中心，且不饱和中心的配位数具有一定的 范围，使其具有非常高的活性和选择性； 非晶态合金具有各向同性的结构特性； 非晶态合金表面的短程有序结构，可以作为催化活性中心的模型；
非晶态合金具有比晶态合金更好的机械强度。
非晶态合金的上述特点，对其作为模型催化剂及实用催化剂具有十 分重要的意义。
化学还原法颗粒制备非晶态合金催化剂
在催化剂制备中，尤其是加氢催化剂，一般都需要一个催化剂还 原过程，最常用的方法——氢气高温还原（高达400度），但氢气高温 还原法对热稳定性较差的催化剂或载体则不适宜（如非晶态合金催化 剂），而液相化学还原法能够很好地解决这个问题。
化学还原法
利用强还原剂KBH4和NaH2PO2 等将溶液中的可溶性盐还原而得到固体沉 淀物。虽然早在50年代就出现了用化学还原法制备细小合金颗粒的报道， 但直到1986年Wonterghem的研究才首次利用这种方法制备了高效催化剂。
化学还原法主要用来制备非晶态合金催化剂
硼氢化钠作为还原剂
二价金属离子M2+与BH4-在水或醇溶液中的复杂反应由 如下3个独立反应组成：
这3 个反应的速度很快，并且它们的比例随条件的改变而变化（如还 原剂的添加顺序、滴加速度、浓度、溶液pH值等），也直接影响了 合金中金属与硼的含量。
实例1
非晶态
2θ=35°~55°宽化的衍射峰
非晶态合金
PPT文档演模板
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。
PPT文档演模板
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。
PPT文档演模板
非晶态合金
4.非晶态合金的结构
VL/V= πISU3t4/3
PPT文档演模板
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
非晶态合金制备
⾮晶态合⾦制备⾮晶态合⾦制备摘要：⾮晶合⾦具有优异的⼒学性能 ,耐腐蚀性能 ,软、硬磁性能以及储氢性能等 ,在机械、通讯、航空航天、汽车⼯业乃⾄国防⼯业上都具有⼴泛的应⽤潜⼒,因此成为了新材料领域研究的热点之⼀。
本⽂回顾了⾮晶的发展史 ,对⾮晶制备⽅法进⾏了概括分类 ,并对它们的优缺点进⾏了讨论和对⽐。
Study of amorphous alloy preparation methodAbstract：Amorphous alloys have become one of the hot spot s of the new materialsresearch, because of their excellent mechanical, corrosion-resistant, magnetic, hydrogen storage properties, and their widely application potential in machinery , communications , aero space , automotive industry , as well as in defense industry. The history of the amorphous alloys development is reviewed. Then, the amorphous alloys preparation methods are summed up, and their advantage sand disadvantages are discussed and compared.⾮晶合⾦发展概述⾮晶态合⾦不具备长程原⼦有序，也叫玻璃态合⾦，是新型材料研究的热点之⼀。
⾮晶合⾦具有优异的⼒学性能(⾼的强度、硬度等) ，耐腐蚀性能，软、硬磁性能以及储氢性能等，在机械、通讯、航空航天、汽车⼯业乃⾄国防军事上都具有⼴泛的应⽤潜⼒。
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。
非晶态合金的形成条件与制备方法
非晶态合金的形成条件与制备方法非晶态合金是一种特殊的材料，具有非常优异的物理和化学性质。
它的形成条件和制备方法对于研究和应用非晶态合金具有重要意义。
本文将详细介绍非晶态合金的形成条件和制备方法。
一、非晶态合金的形成条件非晶态合金的形成需要满足一定的条件。
首先，合金成分要合适。
通常，非晶态合金由两种或更多种元素组成，其中至少有一种是非晶态形式的。
这些元素的原子尺寸和电子结构应该相似，以便在混合时形成均匀的非晶结构。
合金制备过程中需要快速冷却。
非晶态合金的形成是通过快速冷却液态金属来实现的。
通常，合金液态态由高温下熔融的金属经过混合和均匀化处理得到，然后通过快速冷却来防止晶体的形成，从而形成非晶态结构。
合金材料需要具备合适的形成条件。
通常，非晶态合金的形成需要在合适的温度范围内进行，并且需要保持足够的过冷度，以确保非晶态结构的稳定性。
此外，合金材料的形成还可能受到外界因素如应力和压力的影响。
二、非晶态合金的制备方法非晶态合金的制备方法有多种，下面将介绍几种常见的制备方法。
1. 快速凝固法：这是最常用的非晶态合金制备方法之一。
通过将熔融态合金迅速冷却到非晶态区域的方法来制备非晶态合金。
常用的快速凝固方法包括快速凝固液滴法、快速凝固薄带法和快速凝固块体法等。
2. 溅射法：这是一种通过溅射技术制备非晶态合金的方法。
在溅射过程中，通过将合金靶材置于真空腔室中，利用离子轰击或电子轰击的方式将合金材料溅射到基底上，形成非晶态合金薄膜。
3. 机械合金化法：这是一种通过机械力作用来制备非晶态合金的方法。
常见的机械合金化方法包括球磨法和挤压法等。
在球磨法中，通过高能球磨机将合金粉末进行球磨处理，使其形成非晶态结构。
在挤压法中，通过高压下将合金材料进行挤压，使其形成非晶态结构。
4. 液相法：这是一种通过液相合成的方法来制备非晶态合金。
在液相法中，通过将合金元素的溶液混合并进行热处理，使其形成非晶态结构。
常见的液相法包括熔融法和溶液法等。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
描述非晶态结构目前通用的方法是统计方法，即在 非晶态材料中以任一原子为中心 ，在和它相距为 r+dr的球壳中发现另一 个原子的几率为：
N J ( r ) g ( r ) 4r 2dr V 式中， J(r)为径向分布 N 函数RDF； 为单位 V 体积中的原子数；g(r)
径向分布函 数示意图
SEM image of a tensile failure surface produced at a high strain rate. The smeared voids and droplets are indicative of the significant material softening and viscous flow within the shear band.
Metallic Glass Powder
料的一个新领域。
SiO2的结构
非晶体
晶体
晶态和非晶态材料的X-射线衍射谱
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。
非晶态合金
(Amorphous Alloys)
一、晶态与非晶态
晶体是指原子呈长程有序排列的固体。非晶态是指原 子呈长程无序排列的状态。具有非晶态结构的合金称 为非晶态合金(或称金属玻璃)。
通常认为，传统的金属材料都是以晶态形式出现的。
因此，近些年来非晶态
合金的出现引起人们的
极大兴趣，成为金属材
大块非晶试棒
大块非晶试样制备装置
大块非晶合金
Mg合金
Zr-Ti-Cu-Ni-Al合金
Zr56.3Ti13.8Cu6.9Ni5.6Nb5.0Be12.5 块状非晶合金的TEM形貌
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
⑴合金系由三个以上组元组成；
⑵主要组元的原子有12%以上的原子尺寸差； ⑶各组元间有大的负混合热； 为了控制冷却过程中的非均匀
形核：一要提高合金的纯度，
减少杂质；二要采用高纯惰性
气体保护，尽量减少含氧量。
可从图中对比结晶和非晶的形成过程。晶体的生长过 程一般是A→B→E，非晶形成过程是A→B→C。图中 D 表示非晶的晶化。为了制备非晶合金，必须抑制过 程E、D 的发生。
Plastic deformation
SEM image of shear steps formed by the propagation of highly localized shear bands during rolling of a bulk metallic glass specimen.
液态金属不发生结晶的最小冷却速度称作临界冷却速 度RC。从理论上讲，只要冷速足够大(大于RC)，所有 金属都可获得非晶态。但目前能获得的最大冷速为 106℃/秒，因此临界冷速小于106℃/秒的纯金属尚无 法制得非晶态。熔体
非晶CCT 曲线
在大于临界冷速冷却
时原子扩散能力显著
下降，最后被冻结成
非晶态的固体。固化
一些非晶态合金的力学性能
合金 Pd83Fe7Si10 硬度 HV 4018 5292 8918 7448 8408 断裂强度 MPa 1860 1960 3000 3040 2650 1810~2130 延伸率 弹性模量 % MPa 0.1 66640 0.1 0.2 0.03 0.14 10~12 74480 53900 121520 78400
差的绝对值；纵坐标
为A、B原子因极化作
用而引起的效应。
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
度达 3630MPa ，而晶态超高强度钢的抗拉强度仅为
1820~2000MPa ，可见非晶态合金的强度远非合金钢
所及。非晶态合金强度高的原因是由于其结构中不存
在位错，没有晶体那样的滑移面，因而不易发生滑移.
屈服强度
各 种 合 金 强 度 比 较
比强度
晶体受到剪切应力时，会以位错为媒介在特定晶面上
滑移，而非晶合金的
原子排列是无序的，
有很高的自由体积， 外力作用时，可重新 排列形成另一稳定的 组态，因而非晶态合 金屈服时呈整体屈服 而不是局部屈服，具
有很高的屈服强度。
Deformation characteristics of metallic glass
Plastic deformation
气体、液体、固体的原子分布函数
2、非晶态结构模型
在描述非晶材料结构的模型中
(如微晶、随机网络、硬球无 规密堆等)，多数人共认的是 硬球无规密堆模型，该模型把 原子假设为不可压缩的硬球，
晶态
均匀、连续、无规地堆积，结
构中没有容纳另一硬球的空间.
这种模型的径向分布函数与实
测结果符合较好。现有各种模 型都存在不足。
温度Tg称玻璃化温度.
Pd-Cu-Ni-P非晶合金的DSC热谱图
玻璃化温度 Tg
体积、热焓、熵在Tg处连续， 但斜率发生变化； 比热和热膨胀系数在Tg处不 连续。
Tg与冷
速有关, 冷速越 快，Tg 越高。
非晶态形成条件: 冷却速度：利用金属和合金非晶态形成的TTT曲线或 CCT曲线可估算或确定 RC：RC =(Tm-Tn)/tn（Tm为熔 点，Tn 、 tn分别为C曲线鼻尖所对应的温度和时间）
液体 液体急冷 非晶化时 粘度、体 积的变化
过冷液体
子扩散能力增大，在一定温度下
( 通 常 为 400~900℃) 发 生 晶 化 而
液体
固体 非晶态固体
晶体
失去非晶态结构。通常晶化温度
Tx 要比 Tg 高几十度。 Tx-Tg 的值
非晶态固体 晶体
过冷液体
液体
越大，非晶态的稳定性越高。
温度
非晶合金(Nd60FexCo30-xAl10模铸棒)组织
水
制作宽度在10mm以下的薄带。
非晶态合金生产线示意图
非晶合金 丝材内圆水纺制备过程
卷带机 测量系统 浇注机
Microstructure of as spun ribbons 48Ni(Cu)-36,5Zr(Ti)10Si-5Al
3、非晶态合金块材制备方法
大块非晶合金主要通过调整成分来获得强的非晶形成 能力。Inoue 等人提出了三条简单的经验性规律：
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. *说明：右图中横坐标 为A、B两组元电负性
1969年，美国人庞德和马丁研究了生产非晶态合金带材 的技术，为规模生产奠定了技术基础。 1976年，美国联信公司生产出10mm宽的非晶态合金带 材，到1994年已经达到年产4万吨的能力。目前美国能生
产出最大宽度达217mm的非晶带材。
2000年9月20日，在钢铁研究总院的非晶带材生产线上成 功地喷出了宽220mm、表面质量良好的非晶带材，它标
最大厚度/mm
10 10
临界冷速RC/K•S-1
200 200
发现年代
1988 1989 1989 1990 1990 1993 1993 1995 1996 1996 1997 1998 1995 1995 1996 1996 1996 1996 1998 1999 1999
30
1~10
g(r)
为双体相关函数。
RDF或 g(r)可以在一定程度上反映非晶态结构的统 计性质。比较气态、非晶态和晶态的双体相关函数
可以看出，非晶态结构与液态非常接近，存在一定
的短程有序，而与气态和晶态则差别显著。RDF和
g(r)可通过X射线衍射确定, 但它给出的仅是有关结
构的一维信息，不能给出结构的具体细节。
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 液体以大于RC速度冷却时，其粘度逐渐增大，温度达 到Tg时凝固为非晶态固体，其体积大于同条件的晶体. 非晶态结构是一种亚稳结构，加 热到Tg以上时，其粘度下降，原
磁控溅射非晶合金薄膜
成非晶态薄膜。
发蒸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。
物 理 气 相 沉 积 设 备
2、熔体态急冷法：