非晶合金研究综述
非晶合金材料的研究及其应用
非晶合金材料的研究及其应用近年来,非晶合金材料在科技领域中引起了越来越多的关注,其特殊的物理和化学特性使其在各种应用中具有广泛的潜力。
本文将介绍非晶合金材料的研究和应用,并展示其未来的发展趋势。
一、什么是非晶合金材料非晶合金材料,也称为非晶态金属材料或非晶态合金,是一种特殊的金属材料,其晶体结构是无序的。
与传统的金属材料不同,非晶合金材料的原子排列没有规则性,是一种凝固态的无定形物质。
因此,非晶合金材料具有一些非常特殊的物理和化学特性。
二、非晶合金材料的制备非晶合金材料的制备通常使用高温快速冷却(也称为快速凝固)技术。
这种技术可以将金属材料从液态状态快速冷却到固态状态,从而防止其结晶。
通过这种方法,可以制备出具有非晶态结构的金属材料。
三、非晶合金材料的特性非晶合金材料具有一些非常特殊的物理和化学特性,包括优异的高温稳定性、高强度和高韧性、优异的磁性和可挠性、良好的耐腐蚀性等。
与这些特性相对应的是,非晶合金材料在制备和形态控制方面的技术难度和成本也较高。
四、应用领域非晶合金材料在航空、汽车、电子等领域具有广泛的应用。
在航空航天领域,非晶合金材料可用于制造高温引擎涡轮叶片、热交换器、弹簧等部件。
在汽车工业中,非晶合金材料可用于制造发动机涡轮叶片、变速器零件等。
在电子产业中,非晶合金材料可用于制作头部、磁芯等。
此外,非晶合金材料还在医疗、环保、能源等领域具有广泛的应用。
例如,在医疗领域,非晶合金材料可用于制造支架、人工关节等。
在能源领域,非晶合金材料可用于制造太阳能电池板、风力发电机及储能等。
五、未来的发展趋势虽然非晶合金材料有广泛的应用前景,但目前仍存在一些问题。
其中,成本是当前最大的阻碍因素之一,同时,非晶合金材料的特性和性质也需要进一步提高和改进,以满足更广泛的应用需求。
因此,未来的发展趋势将主要集中在以下两个方面:一是降低成本和提高质量。
二是进一步完善材料设计和工艺技术,以满足更多领域的应用需求,如高温高压、耐腐蚀等方面的应用。
非晶合金研究现状及应用发展综述
非晶合金研究现状及应用发展综述摘要:本文综述了块体非晶合金材料研究发展的历史和现状。
介绍了主要的非晶合金体系发展状况,并从块体非晶合金材料形成的成分与结构条件、热力学条件和动力学条件等方面阐述了块体非晶合金形成和稳定存在的机制。
较全面地列出并介绍了目前块体非晶合金材料的制备方法及其特色,并总结了非晶合金的性能特征和应用现状。
关键词:非晶合金;性能;应用;制备方法0 引言非晶态合金是指不具有长程有序但短程有序的金属合金,又由于其具有金属合金的一些特性,故它们也被称为玻璃态合金或者非结晶合金,属于非晶态材料中新兴的分支【1】。
与晶态合金相比,非晶合金具备许多优异性能,如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等。
块体非晶合金材料的迅速发展,为材料科研工作者和工业界研究开发高性能的功能材料和结构材料提供了十分重要的机会和巨大的开拓空间。
1.非晶合金的结构综述非晶态合金的结构自从20世纪60年代发现首个Au-Si非晶态合金以来【2】,非晶态合金的原子结构就是人们关注的焦点,提出了多种非晶态合金结构模型,主要有:硬球无规密堆模型、微晶模型、连续无规网格模型、FCC/HCP密堆团簇堆积模型。
1.非晶合金的性能及应用非晶合金与普通钢铁材料相比,有相当突出的高强度、高韧性和高耐磨性。
根据这些特点利用非晶态材料和其它材料可以制备成优良的复合材料,也可以单独制成高强度耐磨器件。
在日常生活中接触的非晶态材料已有很多,如用非晶态合金制做的高耐磨音频视频磁头在高档录音、录相机中的广泛使用;把块体非晶合金应用于高尔夫球击球拍头和微型齿轮中;采用非晶丝复合强化的高尔夫球杆、钓鱼杆已经面市。
非晶合金材料已广泛用于轻、重工业、军工和航空航天业,在材料表面、特殊部件和结构零件等方面也都得较广泛的应用。
2.1部分应用场景(1)非晶态的力分布传感器非晶态合金因无结晶结构,故不存在晶界这样一些局部显示机械强度小的地方,所以具有高强度、高硬度的特性;原子是无序超密结构,所以电阻率高,使之制成器件工作时铁损小;无磁晶各向异性,对外部磁场变化敏感,所以检测磁变化灵敏度高:由于不存在结晶缺陷、晶界,所以耐蚀性好。
非晶合金材料的研究与开发
非晶合金材料的研究与开发一、引言随着现代科技和工业的高速发展,材料科学作为基础学科正在越来越受到人们的关注。
作为材料科学领域中的一个重要分支,非晶合金材料的研究与开发已经成为当前材料科学研究的一个重要热点。
二、非晶合金的定义和特点1. 定义非晶合金又称为非晶态金属,在组织结构上为无序胶团结构,是介于晶体和无定形物质之间的一类材料。
2. 特点非晶合金与传统金属材料相比,具有以下几个显著的特点:(1)高强度:非晶合金的结构紧凑,强度高于多晶金属。
(2)高韧性:非晶合金比传统晶体金属具有更好的韧性。
(3)耐腐蚀性好:非晶合金的化学稳定性较好,对一些腐蚀介质的抗蚀性比传统金属材料更为优异。
(4)良好的磁性能:由于其结构的特殊性质,非晶合金具有良好的磁性能,特别是软磁性能。
三、非晶合金的研究和开发现状1. 发展历程非晶合金的研究可以追溯到20世纪60年代初,当时沉淀相法、溅射法、快速凝固法等技术已经用于合成非晶合金材料。
此后,随着化学合成技术和物理制备技术的不断提高,非晶合金不断得到了改进和提升。
目前,非晶合金已经成为一种发展前景广阔的新型工业材料,得到了广泛的应用。
2. 发展潜力随着科技和工业的不断发展,非晶合金的应用将会越来越广泛。
在电子信息、航空航天、汽车制造等领域,非晶合金都有着巨大的潜力。
特别是随着5G、人工智能等技术的不断推广,更多的机会将会出现。
3. 研究方向目前,国内外的研究机构和企业都在积极地推动非晶合金的研究和开发,主要的研究方向包括:(1)新型非晶合金材料的研究:随着科技的发展,不断有新型非晶合金材料被发掘和制备。
这些新型材料具有更好的物理和化学性能,应用前景更为广阔。
(2)非晶合金的制备技术研究:非晶合金的制备是非常关键的一个环节,目前的主要制备技术包括沉淀相法、溅射法、快速凝固法等。
在这些技术的基础上,人们不断探索和研究新的制备技术。
(3)非晶合金的应用研究:现在非晶合金的应用还比较有限,主要应用在一些特定领域,如硬盘读写头、汽车零部件等。
非晶合金的结构与性能研究
非晶合金的结构与性能研究导言非晶合金是一种新型材料,具有优异的性能,例如大的弹性变形、高的强度、良好的耐腐蚀性等。
这些特性使得非晶合金在工业、医学和科研等领域拥有广泛的应用。
本文将介绍非晶合金的结构和性能相关的研究进展,并讨论其应用前景和挑战。
第一章非晶合金的结构非晶合金是由多种元素合成的块体材料,由于其不规则的晶体结构和无序的原子排列顺序,所以被称为非晶材料。
在非晶合金中,原子和分子的排列是无序的,与传统的晶体材料不同,它们由纯净的金属或合金元素制成,并连续冷却至室温以下,从而形成了无定形的玻璃状结构。
非晶合金的结构对于其性能有重要的影响。
因此,近年来,关于非晶合金结构的研究变得更为深入。
通过高分辨结构分析方法,例如X-射线衍射、电子显微镜和核磁共振等方法,对非晶合金样品的局部结构进行了研究。
在精确的结构分析中,非晶合金的结构可以划分为以下五个部分:原子团簇、有序基团、无定形基团、界面区和孔隙。
其中,原子团簇是非晶合金的典型特征,它们是直径小于几个纳米的原子团聚体,连接在一起形成非晶结构。
第二章非晶合金的性能非晶合金具有一系列优异的物理和化学性质,例如优异的力学性能、耐热性、磁性、导电性、生物相容性和耐蚀性等。
下面我们将分别介绍非晶合金的几个主要性能。
1.力学性能非晶合金具有很好的弹性变形和高强度特性,这主要是由于其无定形结构和原子团聚体的存在。
与晶体材料相比,非晶合金在受到外部力的作用下,可以发生大的可逆弹性变形,而非晶材料的塑料流动具有很好的韧性。
2.耐热性非晶合金也具有很好的耐热性能。
传统的金属材料在高温下通常会出现晶体生长现象以致于性能下降,而非晶合金的结构可以保持无定形状态,因此可以保持其性质。
此外,在较高温度下,非晶合金表现出良好的抗疲劳性和抗氧化性能。
3.生物相容性非晶合金具有良好的生物相容性,具有非常广泛的应用前景。
例如,非晶合金可以用作生物医学领域中的人造器官、骨骼成形材料等。
非晶态合金的研究与应用
非晶态合金的研究与应用非晶态合金是一种新型材料,它由于拥有优异的耐热、耐腐蚀、高强度等特性,近年来在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。
本文将就非晶态合金的研究进展、应用现状以及未来展望进行探讨。
一、研究进展非晶态合金是指其晶体结构为无定形或近似无定形的金属合金,具有独特的物理、化学、机械等性质。
20世纪60年代初期,普鲁士莱茵的巴赫曼等人首次制备出铌基非晶态合金,此后,非晶态合金的研究逐渐成为材料科学的一个重要研究方向。
经过多年的研究,目前已经开发出了包括铁基、镍基、铜基、铝基、镁基等各种类型的非晶态合金,并对其晶体结构和性质进行了深入的研究。
二、应用现状1. 航空领域非晶态合金由于具有高强度、高韧性、耐热、耐腐蚀等特性,被广泛应用于航空领域。
例如,美国洛克希德公司利用非晶态合金制造出了一种新型航空发动机,其在空气动力学性能、噪音减小等方面都有明显优势。
2. 汽车领域非晶态合金在汽车领域的应用也越来越广泛。
一方面,它可以用于汽车发动机的关键零部件,例如气门、软驱动轮等,提高汽车的使用寿命和性能。
另一方面,非晶态合金可以制成优质的碳纤维强化复合材料,用于汽车的车身和车架等关键部件。
3. 电子领域非晶态合金在电子领域的应用也十分广泛。
例如,可以用于制造具有高密度、高性能的磁存储器件;也可以用于制造高效、节能的电力变压器。
三、未来展望目前,非晶态合金的研究已经向材料的多功能化、多组分化、形状记忆等方向发展。
未来,非晶态合金的研究方向将主要集中在以下几个方面:1. 研究制备大块非晶态合金目前,非晶态合金的制备还存在着一些难点,如制备简便度较低、生产成本较高等问题。
因此,未来将继续探索新的制备方法,力争制备大块非晶态合金。
2. 规模化应用目前,虽然非晶态合金在各个领域得到了广泛应用,但其规模化应用还面临着很多困难。
因此,未来将加大推广力度,促进非晶态合金的规模化应用。
3. 多功能化材料的开发除了单一的材料特性,未来非晶态合金的研究将探索其多功能化应用。
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。
非晶合金研究综述
非晶态合金研究现状及发展前景综述[摘要]:概述了非晶态材料的发展历史及该领域的最新研究进展,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。
介绍了非晶合金的制备方法,并比较了其产业化的可行性。
同时综述了大块非晶合金优异的性能和应用前景。
[Abstract]:An overview of the latest research progress in the history of the development of non crystalline material and the field, and the formation mechanism of bulk amorphous alloys was expounded from the aspects of component structure condition, thermodynamic conditions, dynamic conditions etc.. Introduced the preparation method of amorphous alloy, and the feasibility of its industrialization. The properties and application of bulk amorphous alloys with excellent and review.1.引言非晶态合金是指不具有长程有序但短程有序的金属合金,又由于其具有金属合金的一些特性,故它们也被称为玻璃态合金或者非结晶合金,属于非晶态材料中新兴的分支[1]。
非晶态合金长程无序但短程有序,是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性,但在1~2nm的微小尺度内与近邻或次近邻原子间的键合(如配位数、原子间距、键角和键长等参量)具有一定的规律性。
短程有序又可分为化学短程有序和几何短程有序。
非晶合金的研究与应用
非晶合金的研究与应用随着科技的不断进步,新材料的研究和应用也日益增多。
其中非晶合金因其独特的性能和广泛的应用前景,正在成为广泛关注的研究领域。
本文将介绍非晶合金的定义、制备方法、物理性质以及应用领域等方面的研究进展。
一、非晶合金的定义非晶合金又称为无定形合金,与我们常见的结晶合金不同,它的晶体结构没有规则的周期性排列,而是随机排列的。
因此,其原子排列方式无法长时间保持,也就是说无法形成晶粒。
这种材料因其无定形结构而具有许多独特的性质,例如高硬度、高韧性、优异的电子导电性以及磁导率等等。
二、非晶合金的制备方法非晶合金的制备方法是通过快速凝固的方法来制备。
常见的快速凝固方法有高压水淬法、快速凝固带法、微波炉加热法和熔液淬火法等等。
利用这些方法,可以在非常短的时间内使原子在液态态状态下迅速凝固成固态材料,从而形成无定形结构。
这些制备方法不仅能够制备出无晶相、高硬度的非晶合金,同时较容易控制其性质,使其更适合特殊的应用需求。
三、非晶合金的物理性质非晶合金的物理性质在许多方面都优于晶态合金。
首先是硬度和强度方面,非晶合金的硬度是晶态合金的两倍左右,同时强度也更高。
其次是磁性和电学性能,在非晶合金中,原子之间的排列更随机,相互作用也更容易形成磁性和电学性能。
除此之外,非晶合金还具有优异的耐腐蚀性能、生物相容性、低摩擦系数等特点。
四、非晶合金的应用领域由于其独特的物理性质和广泛的应用前景,非晶合金得到了广泛的关注和研究。
其中最为广泛的应用领域包括:1. 光存储材料:非晶合金能够存储高密度和高速的信息,因此用作光存储材料在信息技术领域中具有重要应用。
2. 导电材料:由于其优异的电导性与低电阻率,非晶合金有着广泛的应用前景,特别是在汽车、工业等领域。
3. 磁性材料:非晶合金的磁性能力更突出,因此在磁存储器、电动机等领域被广泛应用。
4. 生物医学:非晶合金的生物相容性高、稳定性好,能够延长生物组织和器官的使用寿命,因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。
新型非晶合金的制备和性能研究
新型非晶合金的制备和性能研究随着现代科学技术的发展,人们对于材料性质的要求越来越高,这也促进了材料科学的发展。
当今,新型材料的制备和性能研究成为了材料科学领域的热门话题。
本文将重点介绍一种新型材料——非晶合金的制备和性能研究。
一、非晶合金的概念非晶合金(Amorphous Alloy)是指由至少两种化学元素组成,没有晶体结构的无定形固体。
它们的结构类似于液态状态的流体分子,没有长程周期性结构,而是在小的距离尺度上具有短程周期性结构。
这种类似于玻璃的结构使得非晶合金既具有金属的导电、热导、机械强度等优异的物理性能,又具有高的耐腐蚀性、抗疲劳性、抗磨损性、弹性回收性和导热性等独特的物理性能。
近年来,第四代材料中的非晶合金已经成为重要的先进材料之一。
二、非晶合金的制备方法制备非晶合金的方法多种多样,包括:快速凝固技术、电化学沉积技术、等离子喷涂技术等。
其中,快速凝固技术是非常成熟的方法之一。
快速凝固技术采用多种方式制备非晶合金,其中最重要的方式是熔体淬火法。
在熔体淬火法中,先将金属材料熔化,然后在高温下喷射到冷却的铜轮上。
由于快速冷却的速度,金属离子间没有机会有序排列,并导致非晶合金(也称为玻璃态合金)的形成。
三、非晶合金的特殊性能1、较高的硬度和强度:非晶合金的硬度和强度比普通金属高出好几倍,可以制成高强度的、轻质的材料。
2、良好的腐蚀性能:非晶合金具有良好的腐蚀性能,特别是对酸性氯化物和氯离子环境下的腐蚀具有较好的抵抗能力。
3、良好的磨损耐久性:非晶合金具有高磨损耐久性,表面经过纳米测试,热硬度也能轻易进行调节。
4、良好的加工性能:非晶合金在一定温度下可塑性较好,可通过压制、模锻等方式制成各种产品。
四、应用前景非晶合金由于其独特的物理性能已经在许多领域得到应用。
如制成主轴用材料、汽车制动盘、变压器芯片、电感器芯片、电动机用片等等。
非晶合金在电力工业、汽车工业、航空航天工业、家具制造业以及信息通信产业等领域拥有广泛的应用前景。
非晶合金材料的磁性与力学性能研究
非晶合金材料的磁性与力学性能研究非晶合金是一种具有非晶态结构的新型材料。
与晶体材料相比,非晶合金具有一些独特的性质和特点,尤其是在磁性和力学性能方面具有较为突出的表现。
本文主要围绕非晶合金材料的磁性和力学性能展开讨论,旨在探究其相关研究进展和应用前景。
一、非晶合金的磁性能研究非晶合金通常由具有磁性的过渡金属和非磁性的元素组成,其磁性能主要受到合金组分及处理工艺的影响。
传统晶体材料的磁性主要来源于晶格中的磁性离子排列,而非晶合金的磁性则主要源于形成非晶结构时的快速冷却或固态淬火过程。
研究发现,非晶合金具有较高的饱和磁化强度和矫顽力,以及较低的磁滞损耗。
这些磁性能的优越性使得非晶合金在电磁领域、能源转换和储存等方面具有广泛的应用前景。
例如,非晶合金在电动车辆的电机中可以提供更高的磁能密度和转矩密度,从而提高车辆的续航里程和性能。
二、非晶合金的力学性能研究非晶合金的非晶态结构赋予了其优异的力学性能。
相比于晶体材料,非晶合金具有较高的强度、韧性和塑性。
这归功于非晶合金的无序结构,使得它们能够避免一些常见的塑性失效机制,如晶界滑移带来的断裂。
非晶合金的力学性能可以通过改变合金组分和处理工艺来调控。
合金组分的优化可以通过微量添加非金属元素、调整金属元素的比例等手段来实现,以提高强度和韧性。
处理工艺的改进则可以通过调整合金的快速冷却速度、热处理温度等来实现,以改善材料的脆性和塑性。
三、非晶合金的应用前景随着科学技术的不断发展,非晶合金在多个领域都得到了广泛的应用。
例如,在航空航天领域,非晶合金被用作高温合金和超导材料,以提高材料在高温、高压和恶劣环境下的性能。
此外,非晶合金还被广泛应用于微电子和信息技术领域。
非晶合金的导电性和磁性使得其成为磁存储介质和传感器器件的理想选择。
此外,非晶合金还可以用于制备高性能的导线、线圈和变压器等电子元器件。
鉴于非晶合金材料在磁性和力学性能方面的突出表现,未来的研究应该聚焦于合金组分和处理工艺的优化,以进一步改善其性能。
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。
非晶合金的结构与性能研究
非晶合金的结构与性能研究随着材料科学的不断发展和进步,传统金属材料已经无法满足人们日益提高的需求。
因此,非晶合金作为一种全新的材料类型应运而生。
作为一种具有优异的物理和化学性能的金属材料,非晶合金在各个行业得到了广泛的应用。
本文将从非晶合金的结构和性能两个方面进行探讨。
一、非晶合金的结构非晶合金的最主要特点就是其具有非晶结构,也就是说在非晶合金中,原子的排列方式是无序的。
一般来说,非晶合金在快速冷却或者高压下制备而成,由此可以得知,这种材料的制备非常复杂。
虽然非晶合金的制备复杂,但是非晶合金的结构却非常稳定,这也是它具有优异性能的重要原因。
非晶合金的无序结构意味着其原子间的距离和角度都是随机的分布,而这种随机分布在一定程度上影响了金属材料的晶格缺陷及力学性质等基本问题。
另外,非晶合金晶体结构更为松散,且具有高度的可塑性,因此也能够越过晶体学不可能到达的物理从而表现出许多独特性质。
对于非晶结构,我们还需要注意的一点是,非晶合金的结构与精细的微观结构有很大的区别。
非晶结构通常采用“无规”的排列方式,并不像微观晶体结构那样规整。
但是,这些无规结构与微观晶体结构之间的相互作用使得非晶合金具有出色的硬度、韧性、弹性等性质。
二、非晶合金的性能非晶合金具有许多传统金属材料所不具备的性能,下面将分别从硬度、延展性、耐腐蚀性、磁性和导电性几个方面进行说明。
硬度:非晶合金的硬度比传统晶体金属要大得多,这与非晶合金的结构和非晶合金的纯度有关。
非晶合金在硬度方面的表现比传统晶体金属更出色,而其中最具代表性的当属钛基非晶合金。
在这种材料中,由于原子的排列结构非常稳定,使得钛基非晶合金的硬度达到了惊人的70HRC以上。
延展性:传统金属机型的很多延展性都非常好,但是钛基非晶合金晶体结构不规则,不易塑形,其延展性也不如传统金属。
所以,当使用非晶合金制造一些需要具有一定延展性的设备或零部件时,需要结合其特殊性能进行设计,从而避免出现工程难题。
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。
非晶合金材料性能研究
非晶合金材料性能研究一、引言非晶合金材料是一类新兴材料,在现代工业中有着广泛的应用。
由于其固态非晶结构和特殊的物理性质,非晶合金材料在机械、电子、航空航天、储能等领域都有着重要的应用价值。
本文将从非晶合金材料的性能展开研究,以期增进人们对该材料特性的认识,为相关应用提供理论参考。
二、非晶合金的制备非晶合金是制备方法的结果。
目前,单个元素、两个元素或三个以上元素的添加、高压制备、瞬间凝固、高分子合成、锭块熔融抛射、快速凝固等制备方法广泛应用于非晶合金制备领域。
综合利用各种方法和技术可以获得不同组成的非晶合金材料,尤其是利用形状记忆合金的快速凝固技术,获得的非晶合金材料具有广泛的应用前景。
三、非晶合金的结构非晶合金的微观结构具有无定形特性。
在非晶合金中,原子被无序排列,没有规则的晶格结构。
同时,由于缺乏晶界和晶粒的疏松结构,非晶合金的性能比晶态金属具有更多的优势。
四、非晶合金的性质非晶合金的性质取决于其组成和制备方法,但总的来说,非晶合金具有以下独特的物理性质:1. 非晶合金的导电性、导热性和磁性都比晶态金属更高。
2. 与晶态材料相比,非晶合金具有更好的刚性、强度和弹性模量。
3. 非晶合金的机械性能、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性等性能也比晶态金属更好。
五、研究进展及应用非晶合金材料的性能研究已经有了很大的进展。
通过研究非晶合金材料的机理、结构和性能,人们逐步认识到其特殊的物理性质。
利用非晶合金材料特性,在电子、航空航天、储能等行业中已经广泛应用。
1. 电子行业非晶合金材料在电子行业中有着极其广泛的应用。
比如说,非晶合金材料可以提高电子元件的灵敏度,加速数据处理速度等。
2. 航天行业航空航天行业中,非晶合金材料因其高韧性、热稳定性及超强耐腐蚀能力等特性,被广泛运用于发动机涂层、航空发动机叶轮等方面。
3. 储能领域非晶合金的独特空间结构使其在储能方面有着广泛的应用,在锂离子电池、太阳能电池等方面都发挥着独特的作用。
非晶合金材料的结构与性能研究
非晶合金材料的结构与性能研究非晶合金材料是一种新型的材料,具有许多特殊的性能和结构。
近年来,随着材料科学的发展,对非晶合金材料的研究引起了广泛的关注。
本文将从非晶合金材料的结构和性能两个方面展开讨论,探究非晶合金材料的内在特性。
一、非晶合金的结构特点非晶合金是指组成材料的原子或离子结构在多个尺度上没有周期性排列的材料。
与晶体材料相比,非晶合金没有明确的晶格结构,原子的位置具有一定的无规则性。
这种材料的结构特点使其具有一系列独特的性质。
首先,非晶合金材料具有高度紧密的结构。
由于原子的无规则排列,非晶合金材料中的原子之间没有明确的空隙,因此其密度较高。
这使得非晶合金材料具有较高的硬度和强度,能够抵抗外界的外力。
其次,非晶合金材料具有高度的均匀性。
由于原子的无规则排列,非晶合金材料中的各个位置上都存在着相似的原子环境。
这种均匀性使得非晶合金材料具有较好的化学稳定性和抗腐蚀性能。
最后,非晶合金材料具有较高的玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度是指非晶合金材料从固态向液态转变的临界温度。
由于非晶合金材料的结构无序,原子之间的结合力较强,使得玻璃化转变温度相对较高。
二、非晶合金的性能特点非晶合金材料具有许多独特的性能,使其在各种领域得到了广泛的应用。
首先,非晶合金材料具有高硬度和强度。
由于非晶合金材料的结构紧密,原子之间的结合较强,使其具有较好的力学性能。
这种硬度和强度的特点使得非晶合金材料广泛应用于制造业领域,如航空航天、汽车等。
其次,非晶合金材料具有良好的弹性和塑性。
由于非晶合金材料没有明确的晶格结构,原子之间的相互作用较为均匀,使得非晶合金材料具有较好的弹性和塑性。
这使得非晶合金材料在工程领域中得到了广泛的应用,如弹簧、导线等。
此外,非晶合金材料还具有较好的磁性和导电性能。
非晶合金材料中的原子之间没有明确的周期性排列,使得其具有较好的磁性和导电性能。
这使得非晶合金材料在信息存储和电子器件领域得到了广泛的应用。
非晶合金的结构和性能研究
非晶合金的结构和性能研究第一章:引言非晶合金是由一系列金属元素混合而成的新材料,在20世纪60年代被发现并引起了广泛关注。
与传统的结晶金属材料相比,非晶合金具有更高的强度、硬度和耐腐蚀性,因此在航空、汽车、电子等领域被广泛应用。
本文将从非晶合金的结构和性能两个方面进行研究和探讨。
第二章:非晶合金的结构2.1非晶合金的制备方法非晶合金的制备方法分为快速凝固法和物理气相沉积法两种。
快速凝固法是指将液态金属材料迅速冷却至玻璃态,以制备非晶合金。
物理气相沉积法则是通过将激发的原子或离子沉积在基板上制备非晶合金。
2.2非晶合金的结构特征非晶合金的结构几乎是无序的,不存在长程有序性。
而在短程尺度上,其结构则有一定的有序性。
由于制备方法的不同,非晶合金可以分为共价非晶合金和金属间非晶合金两类。
共价非晶合金的结构特点是:金属原子与非金属原子之间的键合具有一定的共价性。
这种材料的结构主要包括三种成分,即金属原子、非金属原子和随机空穴。
金属原子和非金属原子之间的共价键赋予非晶合金高硬度和高强度的特性。
金属间非晶合金的结构特点是:金属原子之间的键合是一种杂化键,既有金属键,也有共价键。
金属原子在非晶合金中呈现无序的排列方式,因此也没有长程有序性。
第三章:非晶合金的性能3.1非晶合金的机械性能非晶合金的机械性能是其应用价值的主要依据之一。
相较于传统的结晶金属材料,非晶合金具有更好的强度和硬度。
此外,它还具有较低的弹性模量和较高的弹性突破应变,使其在制造高强度结构材料时具有很高的竞争力。
3.2非晶合金的热性能非晶合金的热性能主要指其在高温条件下的稳定性和耐热性。
尽管非晶合金具有高强度和硬度,但其耐热性不如传统的结晶金属材料。
由于无序性结构和短程有序性结构的存在,非晶合金在高温条件下易于发生晶化而失去其原有性能。
3.3非晶合金的电性能非晶合金的电性能主要包括电阻率和磁性。
一些非晶合金材料具有非常低的电阻率和高的磁性,因此它们在电子和电气工程领域具有广泛的应用前景。
非晶合金材料的性能研究与应用
非晶合金材料的性能研究与应用随着工业化和现代化的快速发展,新材料的需求也越来越大。
其中,非晶合金材料以其优异的物理性能和化学性能,成为了广泛研究和应用的焦点。
本文将着重探讨非晶合金材料的性能研究和应用。
一、什么是非晶合金材料?非晶合金材料指的是一类没有规则结晶体结构的金属合金材料。
其晶粒尺寸在0.1~10纳米之间,具有非常高的硬度和强度,同时具备良好的韧性、低温强韧性和耐磨性等特性。
相比于晶体金属材料,非晶合金材料更加均匀、致密,具备更高的弹性模量和破坏韧性。
因此,非晶合金材料被广泛应用于制备高质量的材料和器件。
二、非晶合金材料的性能研究非晶合金材料的高强度和良好的韧性等性能,是其研究的一个重要方向。
通过研究非晶合金材料的性质和结构,可以进一步优化非晶合金材料的性能。
1. 原子结构研究非晶合金材料由于没有规则的结晶体结构,其原子结构非常复杂。
因此,了解非晶合金材料的原子结构是研究非晶合金材料的关键。
通过分析非晶合金材料中原子的排列方式和空间几何构型等参数,可以深入了解非晶合金材料的物态和性质,从而为优化非晶合金材料的性能提供理论依据。
2. 弹性行为研究非晶合金材料的高强度和良好的韧性与其弹性行为密切相关。
因此,通过研究非晶合金材料的弹性行为,可以进一步优化其强度和韧性等性能。
目前,研究者们主要从声波散射、动态机械性能等多个方面研究非晶合金材料的弹性行为。
3. 晶粒生长研究非晶合金材料的结晶行为对于其性能的影响非常大。
因此,了解非晶合金材料的晶粒生长规律和机制,是优化非晶合金材料性能的重要途径。
目前,研究者们主要通过透射电子显微镜(TEM)和高分辨电子显微镜(HRTEM)等手段研究非晶合金材料的晶粒生长。
三、非晶合金材料的应用1. 磁性材料领域作为一种重要的磁性材料,非晶合金材料在磁学、材料科学等领域的应用十分广泛。
其中,以铁和钴为主体元素的非晶合金材料在磁盘驱动器和磁带储存器等应用领域的应用占据了非常重要的位置。
非晶合金的制备与研究
非晶合金的制备与研究近几年,非晶合金作为一种新型材料,在工业、电子等领域中得到广泛应用。
相比传统金属材料,其具有更好的性能和应用前景。
但是,非晶合金的制备却十分困难,需要更高的技术含量。
本文将从非晶合金的特点开始讲述,然后介绍其制备方法和研究进展。
一、非晶合金的特点非晶合金的最主要特点就是其结构非常特殊。
晶体结构中,原子、离子、原子团等排列非常有序,是典型的周期性结构,而非晶合金的结构则是无序的、非周期的。
这种结构的存在,导致非晶合金具有很多特殊的物理、化学、力学性质,比如高的硬度和弹性、良好的耐蚀性等。
二、非晶合金的制备方法1. 快速凝固法快速凝固法是制备非晶合金最常用的方法。
它的过程是将合金熔体通过高速淬火的方式,快速降温至玻璃化转变温度以下,在这个过程中液态合金凝固成为非晶态合金。
该方法制备出来的非晶合金可以达到极细的晶粒尺寸,其结构无序性达到极高程度。
2. 溶剂热法溶剂热法是指在有机溶剂中,将金属离子还原并形成纳米晶粒进行控制:制备出纳米非晶合金前驱体,然后在惰性气体保护下快速加热至高温,将前驱体中的有机体去除,并制备出非晶合金。
三、非晶合金的研究进展1. 非晶合金的力学性能研究非晶合金具有优异的力学性能是其被广泛应用的重要原因之一。
中科院物理所研究发现,非晶合金具有很高的压缩塑性,可以减缓晶体塑性缺陷的展开速度,是制备高塑性金属材料的重要途径。
2. 非晶合金的储氢性能研究非晶合金中常常存在许多孔隙和缺陷,这些缺陷容易吸附氢气,所以非晶合金具有优异的储氢性能。
加拿大多伦多大学的研究表明,以铁、钴、镍等为基础制备的非晶合金可以快速储氢,并在低温高压下释放氢气。
3. 新型非晶合金的研究随着人类对材料探索的深入,越来越多的新型非晶合金被研制出来。
有研究表明,通过设计粘合剂的分子结构和控制复合物的生长,可以获得复合型非晶合金;通过自行组装的方法进行非晶合金的生长,能够制备出具有复杂多层次结构的非晶合金。
《2024年碲基窄带系合金非晶形成能力研究》范文
《碲基窄带系合金非晶形成能力研究》篇一一、引言非晶合金因其独特的物理、化学及机械性能,在现代材料科学领域具有广泛的应用。
碲基窄带系合金作为一种新兴的非晶合金材料,因其优良的磁性、高硬度及良好的耐腐蚀性等特性,引起了学术界和工业界的广泛关注。
本篇论文旨在研究碲基窄带系合金的非晶形成能力,探讨其形成机制及影响因素,为进一步优化合金性能提供理论依据。
二、文献综述近年来,非晶合金的研究取得了显著的进展。
其中,碲基窄带系合金因其独特的性能在众多非晶合金中脱颖而出。
碲基窄带系合金的非晶形成能力与其成分、制备工艺、冷却速率等因素密切相关。
目前,关于碲基窄带系合金非晶形成能力的研究主要集中在合金成分的设计与优化、制备工艺的改进等方面。
然而,关于其非晶形成机制及影响因素的研究尚不够深入。
三、研究内容本研究以碲基窄带系合金为研究对象,通过改变合金成分、调整制备工艺等手段,研究其非晶形成能力。
首先,我们设计了不同成分的碲基窄带系合金,通过X射线衍射、差热分析等手段,观察合金的晶体结构变化,从而确定其非晶形成能力。
其次,我们研究了制备工艺对非晶形成能力的影响。
采用不同的冷却速率、改变加热速率等手段,探究其对非晶形成能力的影响。
最后,结合理论分析,探讨碲基窄带系合金非晶形成机制及影响因素。
四、实验结果与分析(一)实验结果通过X射线衍射、差热分析等手段,我们观察到碲基窄带系合金在特定成分下表现出较强的非晶形成能力。
同时,我们还发现制备工艺对非晶形成能力具有显著影响。
通过调整冷却速率和加热速率等参数,可以有效地提高碲基窄带系合金的非晶形成能力。
(二)结果分析碲基窄带系合金的非晶形成能力与其成分密切相关。
在特定的成分范围内,合金具有较高的非晶形成能力。
这主要是由于在该成分范围内,原子之间的相互作用较强,使得原子在凝固过程中难以形成有序的晶体结构。
此外,制备工艺对非晶形成能力也具有显著影响。
通过提高冷却速率和降低加热速率等手段,可以有效地抑制晶体结构的形成,从而提高非晶形成能力。
- 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)。
非晶态合金研究现状及发展前景综述[摘要]:概述了非晶态材料的发展历史及该领域的最新研究进展,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。
介绍了非晶合金的制备方法,并比较了其产业化的可行性。
同时综述了大块非晶合金优异的性能和应用前景。
[Abstract]:An overview of the latest research progress in the history of the development of non crystalline material and the field, and the formation mechanism of bulk amorphous alloys was expounded from the aspects of component structure condition, thermodynamic conditions, dynamic conditions etc.. Introduced the preparation method of amorphous alloy, and the feasibility of its industrialization. The properties and application of bulk amorphous alloys with excellent and review.1.引言非晶态合金是指不具有长程有序但短程有序的金属合金,又由于其具有金属合金的一些特性,故它们也被称为玻璃态合金或者非结晶合金,属于非晶态材料中新兴的分支[1]。
非晶态合金长程无序但短程有序,是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性,但在1~2nm的微小尺度内与近邻或次近邻原子间的键合(如配位数、原子间距、键角和键长等参量)具有一定的规律性。
短程有序又可分为化学短程有序和几何短程有序。
化学短程有序是指合金元素的混乱状态,即每个合金原子周围的化学成分与平均成分不同的度量;几何短程有序包括拓扑短程有序和畸变短程有序[2]。
非晶态合金与晶态合金一样,都是多组元的合金体系,但是与晶态合金中原子的周期性排列不同,在非晶态合金中,原子的排列不具有长程有序的特点,而仅在单个原子的附近具有一定程度的短程有序,如图1.1所示[3]。
非晶态合金独特的原子排列结构使得它具有了显著区别于晶态合金的物理、化学和力学行为[4-7]。
因此,非晶态合金作为一种完全不同于晶态合金的新材料具有科学研究上的重要价值[8]。
另外,非晶态合金具有某些优异的性能,如高强度、高弹性、耐腐蚀、热成型性能好,等等,这使得非晶态合金具有非常广阔的应用前景[9-10]。
例如,与传统的工程材料相比,非晶态合金就综合了晶态合金在力学性能方面的高强度和工程塑料高弹性的优点,如图1.2所示。
因此,近年来世界各研究单位投入了大量的研究力量和经费,对非晶态合金的形成理论、制备工艺和性能表征等各个方面进行了深入系统的研究[11-14]。
对非晶态合金的研究已成为当代材料科学发展的一个最活跃、最令人激动的方向[15-16]。
图1.1 晶态图1.2 非晶态2.非晶态合金的结构自从20世纪60年代发现首个Au—Si非晶态合金以来[17],非晶态合金的原子结构就是人们关注的焦点,提出了多种非晶态合金结构模型,主要有:硬球无规密堆模型[18]、微晶模型[1 9]、连续无规网格模型[20]、FCC/HCP密堆团簇堆积模型[21-22]。
2.1 硬球无规密堆模型硬球无规密堆模型是最早提出的描述非晶态合金结构的模型,其将非晶态结构看作是一些均匀连续的、致密填充的、混乱无规的原子硬球的集合,“无规”是指不存在晶态中的长程有序,这与金属键的无方向性一致;密堆是指在原子的排列尽可能致密堆积,不存在足以容纳另一个硬球的间隙。
其主要假设如下:1)把原子假设为不可压缩的球体;2)无规密堆结构,即硬球尽可能致密堆积,结构中没有容纳另一硬球的空洞,同时硬球的排列是无规随机的;3)硬球之间的距离大于直径的5倍时,它们之间只有很弱的相关性。
其几何特征由四面体、八面体等多面体组成[18]。
2.2 微晶模型在早期研究无定形金属材料的结构时,人们认为无定形金属结构也是由非常小的微晶组成的,晶粒大小约为一纳米到几纳米,这样晶粒内的短程序与晶体的完全相同,而长程序是各晶粒的取向杂乱分布的结果[19]。
微晶模型的不足在于不能清楚地描述晶界的原子排列,其计算结果与实验结构存在一定差异。
2.3 FCC/HCP密堆团簇堆积模型Miracle[21-22]考虑了非晶态合金中次近邻甚至更远处的原子排列,提出了FCC/HCP密堆团簇堆积模型。
这种模型较之早期模型的差别在于它不仅考虑了最近邻的原子,还延伸到次近邻甚至更远处的原子排列。
该模型首先将具有不同尺寸比的溶质、溶剂原子构成以溶质原子为核心的原子团簇,然后将单个原子团簇理想化为球形,并将这种团簇按照最密集的FCC/HCP结构排列。
这种团簇排列引进了溶质有序化,这种有序化超出了最近邻范围。
团簇之间存在的共用原子为溶剂原子,团簇之间或共面,或共线,或共点。
除了构成团簇的溶质和溶剂原子外,还引入了两类原子,一是八面体间隙原子,二是四面体间隙原子。
这两类原子的大小随团簇尺寸的变化而变化。
例如有学者研究了Ti—Zr-Cu—Ni非晶系的等电子浓度特征,认为块体非晶合金的等电子浓度特征判据适用于Ti—Zr-Cu—Ni非晶系。
图1.5为该模型的Ti—Zr-Cu—Ni系成分图。
图1.5 Ti—Zr-Cu—Ni系成分图3.非晶态合金的性能及应用非晶态合金材料结构上的特殊性(短程有序),使得它与传统晶态合金材料相比,具有优良的力学性能、抗腐蚀能力、化学活性等[23-27]。
其强度一般高出普通晶态合金数倍,在军事工业、航空航天工业中具有极为广阔的应用前景[28]。
非晶态合金大都具有高的屈服强度、硬度、弹性应变极限以及相对较高的断裂韧性、抗疲劳和抗腐蚀特性,其中Zr基大块非晶已被用来制作运动器材,还将被用为结构材料[29]。
非晶态合金材料可以储存很大的弹性应变能,因而是潜在的弹簧材料,这已在制造高尔夫球杆方面得到验证[30-31]。
通过引人陶瓷颗粒可以使材料具有延展性,这样的复合材料可作为装甲车板的衬板。
作为结构材料它还被用于制作飞船框架、医学上的植入体[32]。
它还用作光纤、钢模、工具及切割用材料,非晶合金作为新的工程材料正在扩展其应用领域[33]。
材料科学的发展推动了其他科学技术的进步,作为高科技材料,其在航天领域的贡献更是有目共睹。
主要应用领域见表1.1[34-35]。
3.1非晶态的力分布传感器[36-38]非晶态合金因无结晶结构,故不存在晶界这样一些局部显示机械强度小的地方,所以具有高强度、高硬度的特性;原子是无序超密结构,所以电阻率高,使之制成器件工作时铁损小;无磁晶各向异性,对外部磁场变化敏感,所以检测磁变化灵敏度高;由于不存在结晶缺陷、晶界,所以耐蚀性好。
由于非晶态合金具有以上四大优点,所以可用于变压器铁心、电感、磁头、力矩传感器、压力传感器、磁传感器、磁带张力传感器、温度传感器等方面[39]。
3.2燃料电池隔离器燃料电池系统拥有较高的将化学能直接转化为电能的效率。
它的开发和应用在降低化石燃料的使用和降低CO2排放方面具有重要意义[40]。
具有高耐蚀能力和良好过冷液相区成形能力的块状非晶态合金已被应用于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)。
质子交换膜燃料电池具有高电流输出密度和低工作温度的特点,在家用和车用市场有很好应用前景。
它主要由交换膜、催化剂、反应物和隔离器组成。
其中,隔离器占整体成本的30%和总质量的60%,承担众多功能,如提供燃料和氧化剂、储存电能和支撑整个电池等,因此对材料的综合性能要求很高。
目前,对于隔离器的材料选择上还存在许多问题,不锈钢是一种常见的替代材料,但是表面易形成钝化膜,严重降低输出电压。
具有高强度、高耐蚀和易成形特点的块状非晶态合金也被认为是一种良好的替代材料[41-43]。
4.结语非晶态合金具有优异的高强度、高硬度、高微观塑性和低宏观塑性,一定的韧性并存在脆化趋势。
随着块体非晶合金的研究,人们对非晶态合金的力学性质有了更深入、更全面的认识。
但是,与晶态金属相比,人们对非晶态合金强度、塑性、韧性等力学性能的理解还很肤浅,在以下方面仍需进一步研究。
l)非晶态合金力学性质的本质及强韧化机理。
为什么非晶态合金具有优异的高强度?溶质元素对非晶态合金的强化或韧化机理是什么?影响非晶态合金韧脆性的内在因素是什么?为什么一些非晶态合金显示出优异的宏观压缩塑性?由于非晶态合金具有长程无序、短程有序的原子排列结构,不包含晶体中的位错、晶界、相界及第二相质点,研究其强韧化机理,对于揭示材料强度本质,探索微观结构与强韧性之间的关系,发展超高强度材料,具有重要的理论和实践意义。
2)改善非晶态合金的宏观塑性和韧性。
由于非晶态合金塑性变形的高度局域性,导致其宏观塑性较差;同时,由于非晶态合金的热稳定性较差以及玻璃形成能力的限制,合金易于发生结构驰豫和晶化,导致脆性。
因此,在保持高强度的同时,如何提高宏观塑性和韧性,是非晶态合金力学性能研究的难点和重点,也是其作为结构材料急需解决的问题之一。
5.参考文献[1]郭玉琴, 李富柱, 杨欣等. 近十年来块体非晶合金材料的研究现状及发展趋势[J]. 材料科学与工程学报ISTIC PKU, 2011, 29(5).[2]王丽,熊建钢,李志远. 块体非晶合金的应用与连接[J]. 电焊机,2007,04:29-37.[3]张志,孙楠,许泽兵. 非晶合金发展及制备[J]. 科技信息(科学教研),2007,26:471-473.[4]闫相全,宋晓艳,张久兴. 块体非晶合金材料的研究进展[J]. 稀有金属材料与工程,2008,05:931-935.[5]胡壮麒,张海峰. 块状非晶合金及其复合材料研究进展[J]. 金属学报,2010,11:1391-1421.[6]龙卧云,卢安贤. 块体非晶合金的应用研究进展[J]. 材料导报,2009,19:61-66.[7]李国强,郑立静,栗丽,李焕喜,陈昌麒. 镁基大块非晶合金的研究进展[J]. 材料导报,2006,02:54-57+65.[8]孙建春,曹鹏军. 大块非晶合金的研究现状[J]. 重庆科技学院学报,2006,03:24-28.[9]王晓军,陈学定,夏天东,康凯,彭彪林. 非晶合金应用现状[J]. 材料导报,2006,10:75-79.[10]夏德媛,赵庆安,隋先国,李帅. 非晶合金变压器的节能效果与发展前景[J]. 电力需求侧管理,2007,01:32-34.[11]李雷鸣,徐锦锋. 大体积非晶合金的制备技术[J]. 铸造技术,2007,10:1332-1337.[12]张晓立,王金相,孙宇新,刘家骢. 块体非晶合金的应用与研究进展[J]. 科学技术与工程,2007,24:6383-6390.[13]高玉来,孙剑飞,王刚,沈军,周彼德,李庆春. 粉末冶金工艺对大块非晶合金性能的影响[J]. 粉末冶金技术,2003,02:104-107.[14]高玉来,沈军,孙剑飞,王刚,邢大伟,周彼德,李庆春. 大块非晶合金的性能、制备及应用[J]. 材料科学与工艺,2003,02:215-219.[15]赵德强,杨元政,李喜峰,仇在宏. 大块非晶合金的形成能力及研究进展[J]. 金属功能材料,2003,03:36-39.[16]蒋美萍. 新型大块非晶合金的研究进展[J]. 江苏石油化工学院学报,2003,04:57-60.[17]Klenent W,Willens R H,Duwez P.Non.crystalline structure in solidified Gold.Silicon alloys[J].Nature,1960,187(4740):869—870.[18]Bemal J.A geometrical approach to the structure of liquids[J].Nature,1959,183(4655):141—147.[19]Evstopyev K S,Porai E A.Discussion on the modern state of the lite hypothesis of glass structure[J].Non—Cryst Solids,1972,170—172.[20]Polk.Structural model for amorphous metallic alloys[J].Scripta Metall,1970,4(2):117—122.[21]Miracle D B.A structural model for metallic glasses[J].Nat Mater,2004,3(10):697—702.[22]Miracle D B,Greer A L,Kelton K F.Icosahedral and dense random cluster packing in metallic glass structures[J].Non—Cryst Solids,2008,354(34):4049—4055.[23]谢崇波. 块体非晶合金研究现状及发展建议[J]. 中国基础科学,2011,04:26-30.[24]郭玉琴,李富柱,杨欣,韩娟娟. 近十年来块体非晶合金材料的研究现状及发展趋势[J]. 材料科学与工程学报,2011,05:806-810.[25]李工,王永永. 块体非晶合金的研究进展[J]. 燕山大学学报,2012,01:1-7.[26]魏秀,蒋敏强,陈军红,戴兰宏. 非晶合金泡沫材料的研究进展[J]. 材料科学与工程学报,2012,02:291-305.[27]王小龙,朱政强,谢陈阳. 非晶合金焊接的研究进展[J]. 焊接技术,2012,10:1-6+77.[28]闫鸿浩,李晓杰,奚进一,董守华. 块体非晶合金制备技术展望[J]. 金属功能材料,2001,04:1-4.[29]郭金柱,刘娇娇. 大块非晶合金的研究历程[J]. 金属功能材料,2009,03:49-55.[30]魏丹丹,陈庆军,高霁雯,周贤良,艾云龙. 铁基大块非晶合金的发展现状[J]. 稀有金属材料与工程,2009,S1:80-85.[31]肖华星. 大块非晶合金的性能特点与应用[J]. 常州工学院学报,2009,03:1-5.[32]肖华星,张建平. 大块非晶合金制备技术[J]. 铸造技术,2009,11:1456-1458.[33]郝雷,陈学定,袁子洲,王晓军. 大块非晶合金的研究进展[J]. 材料导报,2004,08:22-24.[34]保继栋. 非晶合金连接研究进展[J]. 甘肃科技,2010,01:108-110.[35]房卫萍,杨凯珍,张宇鹏,刘凤美,刘正林,刘师田,易江龙,许磊. 低碳经济下的非晶合金发展与应用[J]. 材料研究与应用,2010,04:526-529.[36]韩能霞. 非晶合金铁心变压器的特点分析[J]. 江苏电器,2008,09:50-52.[37]孙颖迪,李子全,沈平,邵斌. 块体镁基非晶合金及其复合材料研究的新进展[J]. 材料工程,2008,11:75-79.[38]张科,马光,贾志华,孙晓亮,李银娥,李进. 非晶合金的形成机理及其形成能力的研究[J]. 材料导报,2012,S2:166-170.[39]刘勇,张丽,杨湘杰,陆德平. 大块非晶合金热塑性成形的研究进展[J]. 江西科学,2011,05:611-615+625.[40]任英磊,赵宇航,索忠源,张洪兵,邱克强,张涛. 非晶合金与羟基磷灰石复合材料的研究[J]. 功能材料,2009,03:397-399+402.[41]骆重阳,杨红,刘桂年. 大块非晶合金制备技术进展[J]. 甘肃科技,2009,15:73-74+141.[42]邓云川,高宏. 非晶合金铁心变压器及其在电气化铁路中的应用[J]. 高速铁路技术,2013,04:32-35.[43]郭金花,连法增,倪晓俊,吴嘉伟,李德仁,卢志超. 块体非晶合金及其涂层的电化学行为[J]. 功能材料,2007,11:1817-1819.。