非晶材料的制备
非晶材料的制备技术探究
非晶材料的制备技术探究非晶材料是指在一定条件下，由于快速冷却、激光熔凝、气相沉积等方式获得的无序和无规网络构型的材料。
与传统材料相比，非晶材料具有高硬度、高韧性、高强度、高耐腐蚀性、低磁滞、低摩擦等优良性能，因此在航空航天、电子、光学、光电、储能等领域有着广泛的应用前景。
非晶材料的制备技术有多种不同的途径，如快速凝固、激光熔凝、溅射、化学气相沉积、溶胶凝胶法等。
下面我们将针对这几种制备方法逐一做出探究。
1. 快速凝固快速凝固是一种将熔体迅速冷却成非晶态的技术。
其最早应用于金属材料，特别是在五十年代对铝、铜等金属材料进行了大量研究，发现在快速凝固条件下，晶粒尺度将减小至纳米级别，材料的性能也将得到显著提高。
随着快速凝固技术的不断发展，今天已经可制备出来有机、无机、生物、聚合物等非晶态材料。
目前，快速凝固技术被广泛用于铝合金、马氏体不锈钢、金属玻璃等材料的制备。
2. 激光熔凝激光熔凝制备非晶材料的原理为利用激光束对材料进行瞬间熔化和迅速冷却。
激光熔凝与快速凝固技术相比具有以下优点：①熔化时间较快，加工速度可达米每秒级别；②可控性强，适用于制备复杂形态的非晶材料；③制备的非晶材料具有优异的物理化学性能。
目前，激光熔凝技术主要应用于金属、合金等材料的制备，但由于其设备成本较高，制备周期较长等因素制约了其发展。
3. 溅射溅射是一种将材料中离子或原子打散，使其沉积在靶基底上形成薄膜的技术。
与其他制备技术相比，溅射具有非常高的低温开发率和重现性，并且可以制备具有高质量、厚度均匀度良好的材料。
但是，溅射技术的制备性能容易受到与靶材相同的元素的污染而受到影响。
因此，为了制备高质量、无缺陷的非晶材料，需要对溅射工艺进行优化和改进。
4. 化学气相沉积化学气相沉积是一种将材料进行热解反应，产生等离子体并使等离子体沉积在基底上形成单晶体或非晶体的技术。
化学气相沉积可以在低温下制备材料，并具有高加工效率和良好的重现性，因此被广泛应用于半导体器件和显示技术中。
非晶材料制备
一、La-Ga-Cu非晶制备1、性质：La：银白色的软金属，有延展性。
化学性质活泼。
能与水作用。
易溶于稀酸。
在空气中易氧化；加热能燃烧，生成氧化物和氮化物。
在氢气中加热生成氢化物。
Ga：银白色金属，在30℃时变为发光液体，冷却至0℃而不固化；在干燥空气中稳定，在潮湿空气中失去光泽；与碱反应放出氢气；能被冷浓盐酸浸蚀，对热硝酸钝性，高温时能与多数非金属反应；溶于酸和碱中，微溶于汞。
Cu：呈紫红色光泽的金属。
熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃。
常见化合价+1和+2（3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现）。
铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。
还有很好的延展性。
导热和导电性能较好。
铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里很稳定。
但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，这叫铜绿。
2、制备：a、用锯子锯下所需的镧，将表面打磨光滑，边角无毛刺，称重后为12.9814g。
之后将镧放入煤油，以防止氧化。
b、在电脑上用软件计算后得到所需的镓为1.002455g，铜为2.2841g。
c、锯下大于所需大小的铜，将表面打磨光滑，边角无毛刺，之后称重，重量大于所需重量，用锉刀稍微磨去部分铜，再次称重，直到重量为所需重量为止。
实际取铜2.2844g。
d、取镓，镓有毒，带一次性手套。
用镊子小心地划掉部分镓，直至所需重量，实际取镓1.0026g。
e、放入非自耗真空电弧熔炼及吸铸炉内，融点高的放在上边，熔点低的放在下面，按操作规程操作，得到合金。
f、经检验得，合金强度不够，剪切时无火花。
排除为非晶材料的可能，实验失败。
二、Ce-Ga-Cu-Ni非晶制备3、性质：Ce: 铈是一种银灰色的活泼金属，粉末在空气中易自燃，易溶于酸。
铈在地壳中的含量约0.0046%，是稀土元素中丰度最高的。
Ga：银白色金属，在30℃时变为发光液体，冷却至0℃而不固化；在干燥空气中稳定，在潮湿空气中失去光泽；与碱反应放出氢气；能被冷浓盐酸浸蚀，对热硝酸钝性，高温时能与多数非金属反应；溶于酸和碱中，微溶于汞。
非晶态材料的制备和性质
非晶态材料的制备和性质随着科技的飞速发展，材料科学技术也随之不断进步。
作为一种新兴的材料，非晶态材料在各个领域都有广泛的应用，如电子、电工、力学、生物、化学等，因此其制备和性质研究备受关注。
一、非晶态材料的制备方法非晶态材料是一种没有长程有序结构的固体材料。
制备非晶态材料有多种方法，以下介绍其中几种。
1、快速凝固法快速凝固法是制备非晶态材料的最常用方法之一，其原理是通过快速冷却液态金属，使分子结构无法排列，从而形成非晶态材料。
快速凝固法分为多种，如单轴拉伸、液滴飞散、旋转坩埚等。
2、物理气相沉积法物理气相沉积法是在真空中通过鼓泡、溅射和蒸发等途径将材料沉积在基底上，形成非晶态材料。
常见的物理气相沉积法有热蒸发法、磁控溅射法和激光蒸发法等。
3、溶胶凝胶法溶胶凝胶法利用液相化学反应制备非晶态材料。
它的原理是通过在溶液中加入一定比例的试剂，使得所生成的凝胶液能够数十到数百度地加热固化，形成非晶态材料。
这种方法对于非晶金属氧化物材料的制备具有独特优势。
二、非晶态材料的性质由于非晶态材料的化学成分和物理结构的特殊性质，它具有很多独特的物理和化学性质。
以下将简要介绍几种常见的非晶态材料性质。
1、高热稳定性和良好的化学稳定性由于非晶态材料的结构更加紧密，非常难以发生物理和化学变化，因此非晶态材料具有高热稳定性和良好的化学稳定性。
这是一些化学储能和高温环境材料的理想选择。
2、优异的机械性能非晶态材料的内部结构类似于玻璃，在形变过程中，分子排列难以发生变化，从而使其具有优异的机械性能。
这种性质使得非晶态材料成为了开发高强度、高韧性和高导电性的材料的理想选择。
3、宽的电学响应范围由于非晶态材料中排列不规则，因此其电学响应范围非常宽。
这种特性使得非晶态材料在先进的光电技术中得到了广泛的应用。
4、特殊的磁性质一些非晶态材料具有特殊的磁性质，如低磁滞、高磁弛弦、高磁导率和高饱和磁感应强度等。
这使得非晶态材料成为了磁性储存器和传感器的重要材料。
非晶态材料制备及性能研究
非晶态材料制备及性能研究非晶态材料是一类独特的材料，其具有无序排列的结构，并且没有结晶性。
这种材料在实际应用中具有很大的潜力，因为它们可以在很多方面优于晶态材料。
在本文中，我们将重点探讨非晶态材料的制备方法及其性能研究。
1. 非晶态材料的制备方法非晶态材料的制备方法多种多样，其中较为常见的方法有：1.1 快速凝固法快速凝固法是一种常用的制备非晶态材料的方法。
该方法的原理是通过极快的固化速度，将材料的结晶过程阻止，使其保持在无序排列的状态。
快速凝固法有多种类型，包括基体法、轧制法、溅射法和熔滴法等。
其中基体法和轧制法是较为常见的制备非晶态材料的方法。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD）是一种在高温气氛下进行的化学反应过程，可以制备高质量的非晶态材料。
CVD法以气体为起始材料，通过化学反应沉积非晶态材料在基底上。
这种方法可以制备出很小颗粒的非晶态材料，并能够实现对其形貌和尺寸的精密控制。
1.3 溶胶–凝胶法溶胶–凝胶法是制备非晶态材料的一种简单有效的方法。
该方法通过以溶胶为基础，经过凝胶化和热处理等步骤来制备非晶态材料。
溶胶–凝胶法能够制备较大尺寸的非晶态材料，并且可以调控它们的成分和微观结构。
2. 非晶态材料的性能研究2.1 机械性能非晶态材料的机械性能是研究非晶态材料的重要指标。
相比较于晶态材料，非晶态材料具有更高的强度，更大的韧性和更好的抗腐蚀性。
这使得非晶态材料在各种领域中有着很广泛的应用，例如受力部件、压力容器和电子产品等。
2.2 导电性能非晶态材料的导电性能也是非常重要的。
自1982年发现金属玻璃以来，非晶态金属的导电性引起了研究人员的广泛关注。
非晶态金属电阻率通常比普通金属要高，但其导电性能也非常重要。
例如，在电池制造中，非晶态钴铁磁性材料常用作电动车辆的电池材料。
2.3 光学性能非晶态材料的光学性能也是非常重要的。
非晶态材料能够用于制造高质量的光学器件、传感器和显示器件等。
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。
第六章非晶态材料的制备
第六章非晶态材料的制备非晶态材料是一种特殊的材料，其结构没有周期性的重复单元。
相比于晶态材料，非晶态材料具有更高的硬度、强度和韧性，并且具有较低的电阻率和光反射率。
因此，非晶态材料被广泛应用于电子、光学、磁性和结构材料等领域。
非晶态材料的制备方法有多种，下面将介绍其中的几种常用方法。
1.熔融冷却法：熔融冷却法是最常用的非晶态材料制备方法之一、通过将材料加热至高温状态，然后迅速冷却，使原子无法排列成有序的晶体结构，从而形成非晶态结构。
常见的熔融冷却方法包括快速凝固法、射频溅射法和脉冲激光沉积法等。
2.溅射法：溅射法是一种常用的非晶态材料制备方法。
通过将材料放置在溅射装置中，加入适量的惰性气体，然后通过施加高电压或射频功率，使阳极材料形成离子，从而在材料表面形成非晶态薄层。
3.电化学沉积法：电化学沉积法是一种利用电化学反应制备非晶态材料的方法。
通过将材料浸泡在含有金属离子的溶液中，然后通过施加电压或电流，使金属离子在材料表面电沉积，从而形成非晶态结构。
4.溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种通过溶胶和凝胶过程制备非晶态材料的方法。
溶胶是材料的液体溶液，凝胶是材料的固体凝胶体。
通过适当控制溶胶和凝胶的浓度和温度，以及加入适量的络合剂和表面活性剂，可以形成均匀分散的溶胶体系，使材料在非晶态结构条件下凝胶。
5.软模板法：软模板法是一种利用有机分子作为模板制备非晶态材料的方法。
通过将有机分子溶液浸涂在基底上，在溶剂挥发的过程中，有机分子会形成一种有序排列的结构，然后利用热处理或化学反应将有机分子转化为非晶态材料。
以上是几种常用的非晶态材料制备方法，不同的方法适用于不同的材料和应用需求。
随着材料科学和制备技术的不断发展和创新，未来还会有更多的非晶态材料制备方法被发现和应用。
非晶态材料的制备方法的研究和改进将有助于提高材料的性能和应用范围，推动材料科学和工程领域的进步。
非晶态材料的制备与性质
非晶态材料的制备与性质非晶态材料是一类具有特殊物理和化学性质的材料。
它们没有规则的晶体结构，而是由原子或分子之间的无序排列构成。
在非晶态材料中，原子和分子呈现出一定的局部有序性，同时还存在着显著的无序性。
作为一种新型的材料，非晶态材料在诸多领域都有着非常广泛的应用。
本文将介绍非晶态材料的制备方法和性质特点。
一、非晶态材料的制备方法非晶态材料的制备方法主要有几种，包括快速凝固法、物理气相沉积法和化学溶液法等。
1、快速凝固法快速凝固法是最早被应用于制备非晶态材料的方法之一。
其基本原理是通过极快的冷却速度来降低原子和分子的运动能力，进而在固态状态下形成无序状态的固体。
快速凝固法的操作方式较为简单，可以通过数种不同的方式进行，如液滴法、熔滴法、磁控溅射法等。
其中，液滴法是应用最为广泛的一种方法。
快速凝固法制备出的非晶态材料具有结构紧密、热稳定性高、力学强度大等优良性质。
2、物理气相沉积法物理气相沉积法是一种新兴的制备非晶态材料的方法。
其过程是通过高温的物理气相沉积，在表面上一层层地沉积原子或分子，在原子间相互作用力的作用下构成非晶态结构。
物理气相沉积法具有制备非晶态材料时需要的原材料少、过程简单等优点，而且可以很容易地控制沉积速度和表面形貌。
目前，物理气相沉积法已在电子学、光学、存储器材料、传感器等领域发挥了十分重要的作用。
3、化学溶液法化学溶液法是一种制备非晶态材料的化学方法。
其过程是通过将所需材料加入适当的溶剂中，进行溶解、反应、沉淀等步骤，形成非晶态材料。
化学溶液法不仅可以制备出各种类型的非晶态材料，而且还可以制备出多层复合材料以及空心微球等高级复杂结构的纳米材料。
二、非晶态材料的性质特点非晶态材料具有许多特殊的性质，与晶体材料相比具有以下几个方面的不同。
1、无定形性非晶态材料中的原子或分子呈无定形态，不同原子之间的成键方式和断裂方式不同。
因此，非晶态材料的结构复杂，存在比较广泛的局部有序性和无序性。
《非晶材料制备技术》课件
非晶材料在生物医学领域的应用
1 人工关节
非晶材料可以用于制造耐 磨、生物相容性好的人工 关节。
2 医疗器械
非晶材料可以用于制造医 疗器械，如心脏支架和人 工耳蜗。
3 药物传递
非晶材料可以用作药物传 递系统的载体，提高药物 的稳定性和缓释性能。
非晶材料在机械制造领域的应用
航空航天
非晶材料在航空航天制造中应用 广泛，可提供轻量化和高强度的 零件。
非晶材料制备技术
非晶材料是一种具有非晶结构的材料，具有独特的性质和广泛的应用。本课 程将讲解非晶材料的制备技术以及其在不同领域的应用。
什么是非晶材料？
非晶材料是一种无序排列的原子结构，没有长程有序性。其特点包括高硬度、 高强度、高韧性、良好的耐腐蚀性等。
非晶材料的制备方法
1
气相沉积法
2
利能
一些非晶材料具有很好的导电性能，可以应用 于电子元件的制造。
防腐蚀性能
非晶材料具有良好的耐腐蚀性能，可用于制造 防护涂层和耐腐蚀结构。
非晶材料在电子领域的应用
电路板
非晶材料可以用于制造高密度的 电路板，提高电子设备的性能。
微芯片
非晶材料在微芯片制造中具有广 泛应用，可提供更高的集成度和 更快的速度。
面，形成非晶结构。
3
熔融淬火法
通过快速冷却熔融金属，使其形成无序 的非晶结构。
磁控溅射法
通过电弧加热金属，将金属离子喷射在 基底上并形成非晶结构。
非晶材料的性质和应用
力学性能
非晶材料具有卓越的强度和硬度，适用于制造 高强度零件和结构。
磁性能
一些非晶材料表现出优异的磁性能，可用于制 造磁性元件和传感器。
汽车制造
机器人组装线
非晶态材料的制备与研究进展
非晶态材料的制备与研究进展非晶态材料是指无序结构的金属、合金、陶瓷、聚合物等材料，也称为非晶合金、非晶陶瓷、非晶聚合物等。
与传统的晶体材料相比，非晶态材料具有独特的物理、化学性能，例如高硬度、高韧性、高弹性模量、低磁滞损耗等。
由于这些特性，非晶态材料在电子、化工、磁性、能源等领域有着广泛的应用和研究价值。
本文将介绍非晶态材料的制备方法和研究进展。
一、非晶态材料的制备方法非晶态材料的制备方法包括几种基本方法：快速凝固法、溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、高压方法等。
其中，快速凝固法是最常用的方法之一。
快速凝固法又称为淬火法或快速凝固淬火法。
该方法的关键在于“快速”，即使物质在熔融的状态下以极快的速度冷却，可以形成非晶态。
其主要原理是通过快速冷却抑制原子的有序排列，以形成无序结构。
快速凝固法中最常用的技术是毛细管铸造（spin casting）、单向凝固（unidirectional solidification）和三辊式轧制（three-roll mill）。
毛细管铸造主要是将铜轮（铜圆柱）等材料熔化后，在高速旋转的铜轮上斜着流动，由于冷却速度极快，从而形成非晶态材料。
溅射法是将目标材料置于真空室中，通过气体放电及离子轰击达到脱离目标材料的目的。
被离子轰击的目标材料脱离后，将沉积在表面的离子及原子进行深层交换，形成非晶结晶。
化学气相沉积法是在高温和真空条件下将单质或化合物输入到沉积室中，在沉积室中经过化学反应和热反应得到所需的薄膜。
二、非晶态材料的研究进展随着材料科学的发展，非晶态材料的研究也得到了迅速发展。
目前，非晶态材料的研究重点主要是在材料力学性能、磁性、光学性能、防腐性、耐高温性等方面。
1. 材料力学性能非晶态金属材料相比于晶态材料具有更高的硬度和韧性，因此在减震、液压缓冲、磨损等领域具有更好的应用前景。
近年来，人们开始对非晶态金属材料的力学性能进行系统研究，例如压缩、拉伸、切削和疲劳等基本工程性能指标。
非晶态材料的制备及性质研究
非晶态材料的制备及性质研究一、引言非晶态材料是一类在凝固时没有形成规则结晶结构的物质。
它们具有许多特殊的物理和化学特性，例如高密度、超强硬度和高力学阻尼性能。
这些特性使得非晶态材料被广泛应用于制造高性能材料和微电子器件等领域。
本文将介绍非晶态材料的制备方法，探讨其性质研究现状及未来发展方向。
二、四种制备非晶态材料的方法1. 熔融淬火法熔融淬火法是较为常用的制备非晶态材料的方法。
它的基本原理是将金属或合金加热至高于其熔点，然后迅速冷却到室温以下。
在快速冷却的过程中，金属或合金没有足够的时间来形成晶体结构，从而形成非晶态结构。
熔融淬火法的优点在于可以在室温下制备大面积的非晶态薄膜和多组分玻璃材料。
然而，这种方法对于高熔点的合金和易氧化金属的制备较为困难。
2. 溅射法溅射法是另一种常见的非晶态材料制备方法，它的基本原理是将金属或合金靶材置于真空室内，然后利用离子轰击或电子轰击等手段将靶材表面原子溅射出来。
这些原子以极高速度沉积到衬底上，形成非晶态薄膜。
溅射法可以制备多种材料的非晶态薄膜，具有优良的化学均匀性和结晶性能。
但是，由于需要真空设备和高昂的成本，溅射法一般只用于小面积的薄膜制备。
3. 机械合金化法机械合金化法是一种将原材料粉末混合并经高强度机械碾压形成非晶态钎料的方法。
这种方法的基本原理是通过机械碾压将原材料粉末混合均匀，然后控制碾压时间和碾压力度以制造非晶态钎料。
机械合金化法可以制备许多非晶态合金，具有良好的热稳定性和化学稳定性。
然而，由于合金中添加的原材料粉末数量有限，因此机械合金化法仅适用于小规模的制备。
4. 其他方法除了以上三种制备非晶态材料的方法外，还有一些较为新颖的制备方法，例如分子束外延法、热化学气相沉积法和激光凝固法等。
这些方法具有不同的优势和限制，可以根据不同的需求和材料特性进行选择。
三、非晶态材料的性质研究1. 机械性能非晶态材料的机械性能是其最显著的特点之一。
由于其无晶体结构，非晶态材料通常具有非常高的硬度和强度，同时具有良好的弹性模量和塑性形变能力。
非晶态金属材料的制备与应用
非晶态金属材料的制备与应用随着科技的不断发展，材料科学也得到了前所未有的重视。
其中，非晶态金属材料备受关注。
非晶态金属材料是指在快速冷却过程中，金属原子没有充分结晶，而是形成了无序、非晶态的固体材料。
这种材料具有独特的物理、化学、力学等性能，广泛应用于电子、光电、航空航天等领域。
一、非晶态金属材料制备方法1. 快速凝固方法：将高温熔体在高速冷却下凝固成为非晶态金属材料。
其中，熔滴喷射法、液滴冷却法、铸锭淬火法等是常见的快速凝固方法。
2. 离子束淀积法：将阳极金属放置在真空中，通过高能度的离子束轰击阳极金属表面，使金属原子在表面上沉积成一层薄膜。
这种方法可以制备出精细的非晶态材料薄膜。
3. 分子束外延法：将单质金属放在真空中，用分子束加热金属，使其在晶体衬底上沉积成非晶态金属薄膜，具有高结晶度和晶格匹配度。
二、非晶态金属材料的特点和性能1. 特点：非晶态金属材料具有高硬度、高强度、高韧性、高耐腐蚀性、高磁导率、高电导率等特点。
2. 应用：非晶态金属材料可以广泛应用于电子、光电、航空航天、生物医药等领域。
其中，最具有应用价值的是高强度、高韧性的非晶态金属合金。
(1) 电子领域：非晶态金属材料可以制备出高效、高速的微电子器件，应用于电容、电感、电阻等器件，并可制备出高性能的磁存储器件。
(2) 光电领域：非晶态金属材料可以制备出高效、高速的光电器件，应用于半导体太阳能电池、LED光源、光波导等领域。
(3) 航空航天领域：非晶态金属材料具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性等特点，可以制备出高性能的航空航天用材料，如飞机发动机涡轮叶片、航天器超高温材料等。
(4) 生物医药领域：非晶态金属材料具有良好的生物相容性和生物安全性，可以应用于制备医用合金、植入物等。
三、非晶态金属材料未来的发展方向1. 优化制备技术，提高制备效率和品质：尽管现在已经可以用多种方法制备非晶态金属材料，但是制备过程中还存在一些问题，如制备效率低、制备出的样品杂质多等问题。
列出从熔体制备单晶、非晶的常用方法
列出从熔体制备单晶、非晶的常用方法熔体制备单晶、非晶的常用方法有很多种。
在下面，我将为您列举其中的几种常见的方法，并详细介绍每种方法的工作原理和应用领域。
1.单晶生长法单晶生长法是制备单晶材料的主要方法之一。
它通过在熔融状态下，控制晶种在熔体中生长，形成完整、连续的单晶结构。
单晶生长法包括多种不同的技术，以下是其中几种典型的方法：-熔体区域凝固法（Bridgman法）：该方法是将熔体置于一个具有渐变温度的石英管内，通过不断改变温度梯度的位置，使晶体从高温端逐渐生长到低温端，最终得到完整的单晶。
该方法适用于制备大型晶体。
-悬浮溶液法（Czochralski法）：该方法是将晶种浸入熔体中，然后缓慢提拉出来，使晶体从熔体中生长。
该方法适用于制备高纯度、大尺寸的单晶，常用于半导体、光学晶体等领域。
-水热法：该方法是在高温高压的水热条件下，将溶液的成分通过反应生成晶体。
该方法广泛应用于无机无机晶体的制备，如金属氧化物、硫化物等。
2.溶液法合成非晶材料溶液法是制备非晶材料的常见方法之一。
它通过将溶液中的材料逐步干燥，形成非晶态结构。
以下是几种常见的溶液法制备非晶材料的方法：-快速淬火法：该方法是将液态的材料迅速冷却至室温，使其无法形成晶体结构。
该方法适用于多种材料，如金属、聚合物等。
-凝胶法：该方法是将溶液中的成分通过凝胶形成非晶态结构。
凝胶可以通过化学反应、溶剂挥发等方式形成。
该方法适用于制备高纯度、纳米尺寸的非晶材料。
-电化学法：该方法利用电流在电解质溶液中引起的离子聚集现象，使材料形成非晶态结构。
该方法常用于金属、合金的制备。
3.其他方法除了上述的单晶生长法和溶液法外，还有其他一些方法可以制备单晶、非晶材料，如：-物理气相沉积（PVD）：该方法通过将材料蒸发或溅射到基板上，形成单晶结构。
该方法适用于金属、合金、薄膜等材料的制备。
-化学气相沉积（CVD）：该方法通过气相中的化学反应，使材料沉积在基板上形成单晶结构。
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。
非晶材料的制备及属性解析
非晶材料的制备及属性解析随着科技的不断进步，材料科学作为一门交叉学科也得到了迅猛的发展。
在材料科学中，非晶材料是近年来备受关注的一个领域。
相比于晶体材料，非晶材料在物理、化学和机械性能方面都具备着很多优越的特性。
在本文中，我们将分享非晶材料的制备及其属性解析。
一、非晶材料的制备技术非晶材料是由于在固态状态下，材料的晶体结构没有充分完善，而呈现出的结构无序性，因而称之为非晶态。
非晶态的材料可以通过多种方式制备，如快速凝固、化学合成、机械合金化等。
其中，我们以快速凝固方法为例进行介绍。
快速凝固方法是通过瞬间冷却的方式制备非晶态材料。
这种方法可以通过以金属蒸气或激光束的方式将材料熔化成液态，然后通过快速冷却来制备非晶态材料。
这种方法的特点在于产生的材料具有高度的均匀性和纯度。
在快速凝固制备非晶态材料过程中，需要控制材料的冷却速率和超冷温度，以便使材料达到最佳的非晶态结构。
另一种非晶材料的制备方法是化学合成。
这种方法可以通过在反应过程中添加特定的分散剂来控制晶体的生长，从而得到非晶态材料。
这种方法相比于快速凝固的方法具有更高的控制性和复杂度，但是它们通常要求更长的制备时间和更昂贵的起始材料。
二、非晶材料的属性分析非晶材料在物理、化学和机械方面都有一些特殊的性质，值得我们去探讨和研究。
1. 物理性质非晶材料的物理行为是与其晶体结构有关的。
由于它们没有长程上的有序性，非晶态材料的一些物理特性通常具有对称性，如电阻率和磁导率。
此外，由于非晶材料存在许多失配和位错，容易形成微观应力场，引起了一些有趣的相变现象和物理学提出的理论和模型。
2. 化学性质非晶材料在化学方面也具有很多独特的性质。
从原子结构上看，非晶态材料通常具有局部配位的优势。
许多非晶态合金具有极高的耐蚀性，这是由于它们的物理和化学之间的相互作用所致。
此外，非晶态材料具有广泛的催化活性。
3. 机械性能非晶态材料在力学上也具有独特的性质。
由于其无序结构和缺陷，非晶态材料的强度和塑性等机械性能通常优于晶态材料。
非晶合金材料的制备及其物理化学性质研究
非晶合金材料的制备及其物理化学性质研究1. 概述非晶合金是一种新型的高性能材料，由于其结构特点和物理化学性质的独特性，被广泛应用于多个领域。
本文主要介绍了非晶合金材料的制备方法及其物理化学性质的研究进展。
2. 非晶合金材料的制备方法非晶合金材料的制备方法包括液态淬火、气相沉积、熔体淬火、机械球磨等，其中液态淬火方法是目前最常用的方法之一。
液态淬火方法是指将金属原料加热至高温状态，使其变为液态，然后在一定的条件下迅速冷却，使其处于超饱和状态，从而形成非晶合金。
由于液态淬火的过程时间非常短，使得金属原料没有足够的时间形成晶体结构，从而避免了材料晶体缺陷和晶界的存在，从而使材料具有优异的物理化学性质。
3. 非晶合金材料的物理化学性质3.1 机械性能非晶合金材料具有优异的机械性能，如高硬度、高强度和高韧性等。
研究表明，非晶合金材料的高硬度主要是由于其无序的结构造成的。
非晶合金材料的高强度和高韧性则与非晶合金材料的微观结构和位错密度有关。
3.2 热稳定性非晶合金材料具有优异的热稳定性，能够在高温条件下保持较好的力学性能。
非晶合金材料的高热稳定性主要是由于非晶材料的微观结构造成的。
非晶材料中的原子排列无序，因此材料中不存在定向的位错线，使得材料的热膨胀系数非常小。
3.3 磁性能非晶合金材料具有优异的磁性能，如高磁导率、低磁滞损耗等。
研究表明，非晶合金材料的优异磁性能主要是由于其无定向的磁畴和高分子向无定型结构的不对称性造成的。
非晶合金材料的高磁导率主要是由于其无序的内部结构和高密度的缺陷造成的。
4. 发展前景非晶合金材料具有广阔的应用前景，可应用于液压缸、汽车引擎、电子器件、航空航天等领域。
与传统的金属材料相比，非晶合金材料具有更优异的物理化学性质，能够满足各种特定的应用需求。
然而，目前非晶合金材料制备过程中存在着一定的挑战和问题，如制备条件控制不足、材料成本高等问题，对于其制备方法及应用提出了新的挑战。
因此，未来研究需要进一步加强非晶合金材料性质研究，发展新的制备方法，提高材料制备效率，以推动非晶合金材料的应用推广和发展。
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。
非晶材料的制备与性质研究
非晶材料的制备与性质研究非晶材料是指具有无序的、无长程结构的固体材料，也称为非晶态或玻璃态材料。
与晶体不同，非晶材料的原子排列无规律、杂乱无序，而且没有明确的晶体面、晶体轴等特征。
非晶材料呈现出很多特殊性质，如高强度、高硬度、化学不惑、电学响应等，因此在材料科学领域具有广阔的应用前景。
本文将介绍非晶材料的制备方法、性质及其研究进展。
一、非晶材料的制备方法1、凝胶法制备凝胶法是冶金科学界非晶材料的制备常用方法之一。
凝胶法制备的非晶材料，其组织结构是由均匀的凝胶阶段开始，经过固态化过程，最终形成非晶态结构。
例如，用氧化钛、氧化锆或氧化二铁为基质，通过控制水/氧化物比例，在室温下制备出凝胶。
接着，将凝胶在气氛下进行高温烧结，消除结构中的有机杂质，从而制备出富有非晶结构的氧化物陶瓷材料。
2、快速凝固法快速凝固法是指以具有很高的冷却速度将液态金属迅速凝固，形成非晶体。
这种制备方法始于20世纪50年代，被Walter Hieber首次提出。
快速凝固制备的非晶合金具有优异的力学性能、高温稳定性和防腐蚀性能，具有广泛的应用前景。
例如，内燃机中的活塞环、飞机和汽车发动机的涡轮叶片、医疗设备的内窥镜等均可用快速凝固制备的非晶合金来制造。
3、物理气相沉积法物理气相沉积法（PVD）是指通过热蒸发、磁控溅射等方式，将材料薄膜沉积在基底上，生成非晶态材料。
PVD法制备出来的非晶材料，其物理和化学性质是可以通过调控沉积条件而改变的，因此具有非常广泛的应用前景。
例如，磁控溅射法可以制备出Ti-Nb系非晶合金，常用于生物医学领域的人工关节表面加工。
二、非晶材料的性质特点1、高硬度和高强度非晶材料由于其无序结构，结晶界面小，因此不容易形成局部变形和断裂，这就使得其具有优异的高硬度、高强度、高韧性、高抗变形能力和高磨损性。
2、良好的化学惰性非晶材料由于其无序结构，使得其各种成分之间的配位不规则，缺乏晶格结构，因此具有优异的化学惰性，不易与其他物质发生化学反应。
第6章非晶态材料的制备
第6章非晶态材料的制备非晶态材料是一种具有非晶结构的材料，也被称为玻璃态材料。
它的原子排列方式与晶体不同，没有长程的周期性结构。
非晶态材料具有许多独特的性质和应用领域，如高硬度、高强度、高弹性、高热稳定性等。
制备非晶态材料的方法包括快速凝固、物理蒸发、溶胶-凝胶法等。
快速凝固是一种常用的制备非晶态材料的方法。
通过将材料迅速冷却，使其无法形成晶体结构。
这可以通过多种方式实现，如快速凝固薄膜、快速凝固合金、液体金属冷却等。
快速凝固可以改变原子的运动方式，使晶化过程受到限制，从而得到非晶态材料。
一种常用的方法是将材料熔化后迅速冷却，形成非晶态材料。
这种方法适用于许多金属和合金，如铝、铁、镍、钛等。
物理蒸发是制备非晶态材料的另一种方法。
该方法通过将材料加热到蒸发温度，使其以原子或分子形式进入气相，然后在衬底上重新凝结。
在准分子束蒸发和分子束蒸发等特殊条件下，可以得到非晶态薄膜。
这种方法适用于具有高蒸发温度的材料，如硅、锗、碳等。
溶胶-凝胶法是一种制备非晶态材料的化学方法。
该方法通过将材料溶解在溶剂中，形成胶体溶液，然后通过适当的处理使溶胶凝胶化并形成凝胶。
通过控制处理条件，可以将凝胶转化为非晶态材料。
这种方法适用于许多无机材料和有机材料，如二氧化硅、二氧化钛、聚合物等。
除了上述方法，还有其他制备非晶态材料的方法，如等离子体喷雾沉积、分子束外延等。
这些方法在不同材料和应用领域具有独特的优势和局限性。
制备非晶态材料的关键是控制材料的冷却速率和结晶过程。
适当的冷却速率可以抑制晶体的形成，并使材料保持非晶态。
总之，非晶态材料的制备涉及多种方法，其中快速凝固、物理蒸发和溶胶-凝胶法是常用的方法。
通过控制处理条件和冷却速率，可以制备出具有特殊性质和应用潜力的非晶态材料。
未来，随着材料制备技术的不断发展，我们有望实现更多种类非晶态材料的制备和应用。
非晶态材料的制备与应用研究
非晶态材料的制备与应用研究非晶态材料是指没有长程有序结构的材料，其原子排列方式呈现一定的无规则性。
这种材料具有良好的力学性能、导电性能、磁性能、化学稳定性以及较强的可塑性，由于其突出的特性引起了广泛的研究与应用。
本文将从非晶态材料的制备、性能以及应用等方面进行深入探讨。
一、非晶态材料的制备非晶态材料制备的方法主要有液态淬火法和物理气相沉积法。
1. 液态淬火法液态淬火法是一种将高温合金液态迅速冷却至非常低温的方法。
该方法通常使用金属熔体，使其迅速冷却至玻璃态或非晶态。
液态淬火法主要通过改变冷却速度、合金成分以及熔体深度来调整非晶态合金的形成。
其中，快速加热和淬火是实现材料非晶化的主要方式。
2. 物理气相沉积法物理气相沉积法采用一个时控制的气氛，通过使金属材料加热并蒸发，将气体沉积到基体表面，从而形成非晶态材料。
其中，控制沉积速率和温度是实现非晶态材料形成的重要因素。
这种方法在制备大量材料时需要预留更多的时间，但相对而言，可以获得更均匀的厚度和更高的组织结晶度。
二、非晶态材料的性能非晶态材料具有较高的强度和硬度，比传统多晶材料具有更高的抗蚀性和弹性模量。
同时，非晶态材料具有更好的磁性，在磁铁、传感器以及储能系统的应用中具有广泛的应用价值。
此外，由于非晶态材料工艺的柔韧性和可调节性，其在导电性、光学、热学和化学反应等领域也被广泛应用。
三、非晶态材料的应用1. 导电性非晶态材料由于其良好的导电性能，被广泛用于半导体行业。
在晶体管、光电设备以及集成电路的制造中，非晶态材料可以起到重要的支撑作用。
此外，在锂离子电池、LED以及平板显示器等领域也具有很广泛的应用。
2. 光学非晶态材料在光学行业的应用也备受关注。
比如，在高速光纤通信领域，使用纤维光缆作为资讯传输主线，其中利用的光纤芯线材料就是非晶态材料，其优异的透光性可保证数据传输的高速和低噪音性。
3. 磁性目前，非晶态材料在磁性行业的应用中已越发广泛。
一般而言，传统的铁磁性材料的磁性受温度影响较大，而非晶态材料的磁性比铁磁性材料更高。
非晶材料的制备与控制
非晶材料的制备与控制非晶材料是一种特殊的材料，其结构不具备长程有序性，具有无定型的特点。
非晶材料具有许多独特的物理和化学性质，广泛应用于光学、电器、磁性等领域。
非晶状态的材料可以通过多种方法制备和控制，下面将详细介绍。
首先是熔融快速冷却法，这是非晶材料制备的最常用方法之一、通过将材料熔融，然后迅速冷却到液态温度以下，使固化速度大大加快，从而得到非晶态的材料。
这种方法需要使用快速冷却设备，如快速凝固器、淬火轮等。
通过调整冷却速度和材料成分，可以控制非晶材料的组成和性能。
溅射沉积法是另一种常见的制备非晶材料的方法。
该方法利用离子轰击靶材，从而使靶材表面的原子剥离，并沉积在基底上形成非晶态材料。
通过调整离子束能量、离子束角度和沉积温度等参数，可以控制非晶材料的成分和结构。
溶液淬火法是一种将溶液中的材料快速冷却到液态温度以下的方法。
通过将材料溶解在溶剂中，然后迅速冷却溶液，使其形成非晶态材料。
该方法适用于一些特殊类型的非晶材料，如聚合物和有机非晶。
离子束淬火法与溅射沉积法类似，都是通过高能离子轰击材料表面来形成非晶态材料。
该方法主要应用于薄膜和大面积的材料快速制备。
通过调整离子束能量、角度和剂量等参数，可以控制非晶材料的成分和性能。
机械合金化法是通过机械力对混合材料进行变形和变形来制备非晶材料的一种方法。
通常使用球磨机将多个材料混合并碾磨，产生大量的位错和晶界，从而形成非晶态材料。
此外，还可以利用高能球磨和等离子喷射等方法来制备非晶材料。
除了制备方法外，还可以通过控制制备条件和成分，来进一步控制非晶材料的性能和结构。
通过调整冷却速度、淬火温度和溶液浓度等参数，可以改变非晶材料的形态、硬度和磁性等性能。
此外，还可以通过合适的添加剂和掺杂剂来调整非晶材料的光学、电学和热学性质。
综上所述，非晶材料的制备与控制是一个复杂的过程，涉及到多种方法和参数的调整。
通过选择合适的制备方法和调整制备条件，可以得到具有特定性能和结构的非晶材料，为材料科学和工程提供了新的研究方向和应用前景。
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产线及相应的年产600吨非晶配电变压器铁芯生产线，这
为在我国大力推广节能型非晶配电变压器奠定了良好基 础。
在电力领域，随着高频逆变技术的成熟，传统大功率线性电源开始大量 被高频开关电源所取代，而且为了提高效率，减小体积，开关电源的 工作频率越来越高，这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。硅钢 高频损耗太大，已不能满足使用要求；铁氧体虽然高频损耗较低，但 在大功率条件下仍然存在很多问题，一是饱和磁感低，无法减小变压 器的体积；二是居里温度低，热稳定性差；三是制作大尺寸铁芯成品 率低，成本高。 目前采用功率铁氧体的单个变压器的转换功率不超过 20kW。非晶软磁合金同时具有高饱和磁感和很低的高频损耗，且热 稳定性好，是大功率开关电源用软磁材料的最佳选择。采用非晶铁芯 的变压器的转换功率可达 500kW，体积比功率铁氧体变压器减少50 ％以上。 目前在逆变焊机电源中非晶合金已经获得广泛应用，在通讯、 电动交通工具、电解电镀等领域的开关电源中的应用正在积极开发之 中。 下表列出了非晶合金带材的典型性能和一些主要应用。
第一节 非晶材料的基本概念和基本性质 1.有序态与无序态 有序态：原子规则地周期性排列； 晶体（单晶、多晶） 2.无序态：原子无规则排列； 气体、液体、非晶固体 3.凝聚态：液体、非晶固体、晶体
非晶材料基本概念
2. 长程有序和短程有序 晶体：长程有序、短程无序；
非晶体：长程无序，短程有序；
3.单晶、多晶、微晶和非晶 晶格排列整齐状况
第二节 非晶材料的形成理论
最早对玻璃形成进行研究的是塔曼 （Tamman），他认为玻璃形成时，由于过 冷液体成核速率最大时的温度低于晶体生 长速率最大时的温度。而后发展了动力学 理论。
动力学理论
1.成核速率
0 IVH0 NV exp[
1.229 ] 2 3 Tr Tr
NV：单位体积分子数； Tm：熔点； A0：分子直径； η：粘度
第二章 非晶材料的制备
固体物质，有很大一部分是非晶态物质，具有悠久的使用 历史，早在二千多年以前，我们的祖先就开始使用玻璃和陶釉。 不过非晶态物质的物理和化学的生产和发展只不过只是近几十 年的事。从 1947 年 A.Brenner 等人用电解和化学沉积方法获得 Ni-P、Co-P等非晶态薄膜用作金属保护层算起至今，也只是50 多年。因而，有关非晶态材料的理论还不算成熟。然而，非晶 态材料的发展和应用却很迅速。 我们知道，物质的聚集态，从气体、液体到固体，从有序 度来讲，其中原子或分子排列有序度是从低到高。非晶态物质 可以看作有序度介于晶体和液体之间的一种聚集态。它和液晶 一样，不像晶态物质那样具有完善的近程和远程有序，而是不 存在长程有序，仅具有近程有序。因此“短程有序”是非晶态 固体的基本特征之一。这种“近程”范围一般只是个小区间， 大约为100~150nm。
性能指标
铁基非晶
配电变压器 中频变压器 功率因数校 正器 1.56 <4 45×104 27×10-6 415 130
应用
应用
饱和磁感(T) 矫顽力(A/m) 最大磁导率 磁致伸缩系数 居里温度(℃) 电阻率(mW-cm)
饱和磁感(T) 矫顽力(A/m) 最大磁导率 磁致伸缩系数 居里温度(℃) 电阻率(mW-cm)
在电力领域，非晶得到大量应用。例如铁基非晶 合金的最大应用是配电变压器铁芯。由于非晶合金的工 频铁损仅为硅钢的 1/5－ 1/3，利用非晶合金取代硅钢可 使配电变压器的空载损耗降低 60％－70％。因此，非晶 配电变压器作为换代产品有很好的应用前景。在“九五” 期间，我国自行建成了年生产能力 1000吨的非晶带材生
f a0 [1 exp(
H fM Tr RT
]
H fM：分子熔化热
3.形成非晶体需要的冷却速度： 一般说，如果IS和U分别表示均匀结晶过程的成核速率和 晶体生长速率，那么，单位时间t内结晶的体积率表示为： VL/V= πISU3t4/3 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 而估算出避免此处指定数量晶体所需要的冷却速率。下图 是时间-温度-结晶的“3T曲线”。
非晶态特性
1.力学行为：高强度、高韧性 2.化学性质：耐腐蚀 3.软磁特性：磁导率和饱和磁感应强度高、矫完力 低、损耗低 4.超导特性 5.光学性质： 光吸收：位置移动 光电导： 光致发射 6.其它性质：电阻率高、负的电阻系数
非晶材料的应用
非晶态材料受到人们的重视是从20世纪50年代开始的。 1958年召开了第一次非晶态固体国际会议，尤其是1960年 从液态骤冷获得金-硅（Au79Si80）非晶态合金，开创了 非晶态合金研发新纪元。此后一系列“金属玻璃”被开发 出来，几乎同时也发展了非晶态理论模型，Mott-CFO （莫特-科弗奥）理论模型的奠基者1977年获得诺贝尔物 理学奖。这个模型是非晶态体系中电子能态的最基本的模 型。莫特开拓了作为固体物理新领域的非晶态物质电子过 程的研究，被誉为这个新的分支学科的奠基人。 非晶态材料有着其十分优越的价值，应用范围也十分 广泛，可用于日常用品保护和装饰、功能材料的功能膜层、 电子、电力、化工等领域，块状化的非晶合金在这些行业 也显示出十分广阔的应用前景。
在民用产品中，变频技术有利于节约电能、并减小体积和重量，正在大 量普及。但负面效应不可忽视，如果变频器中缺少必要的抑制干扰环节， 会有大量高次谐波注入电网，使电网总功率因素下降。减少电网污染最 有效的办法之一是在变频器中加入功率因数校正(PFC)环节，其中关键部 件是高频损耗低、 饱和磁感大的电感铁芯。铁基非晶合金在此类应用中 有明显优势，将在变频零电绿色化方面发挥重要作用。目前在变频空调 中使用非晶PFC电感已经成为一个热点。 总之，非晶合金不仅软磁性能优异，而且工艺简单、成本低廉；正在成 为一类十分重要的、具有市场竞争优势的基础功能材料。可以预见，非 晶材料对我国传统产业改造和高新技术快速发展将发挥越来越重要的作 用。
安德逊 （Philip Warren Anderson, 1923- ）
范弗莱克 （John Hasbrouck Van Vleck, 1899-1980）
因对磁性和无序系统的电子结构 的基础性研究，共同获得了 1977年度诺贝尔物理学奖。
莫特 （Nevill Francis Mott, 1905-）
（1）只存在小区间范围内的短程有序，在近程或次近邻的 原子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长 等）具有某种规律性，但没有长程序； （2）非晶态材料的X-射线衍射花样是有较宽的晕和弥散的
环组成，没有表征结晶态特征的任何斑点和条纹，用 电子显微镜也看不到晶粒间界、晶格缺陷等形成的衍 衬反差； （3）当温度升高时，在某个很窄的温度区间，会发生明显 的结构相变，因而它是一种亚稳相。 由于人们最为熟悉的玻璃是非晶态，所以也把非晶态称 作无定形体或玻璃体（Amorphous or Glassy States）
液体 Tm 温 度 开始 结束 结晶
玻璃 时间
时间-温度-结晶的“3T曲线”
非晶形成条件
1）晶核形成的热力学势垒ΔG要大，液体中不存在成核介质； 2）结晶的动力学势垒要大，物质在Tm或液相温度处粘度要 大； 3）在粘度与温度关系相似的条件下，Tm或液相温度要低； 4）原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。
以非晶态硅太阳能电池发展为例，研发单晶硅太阳能
电池耗资数十亿美元，该电池转化率高，但成本高昂，无法 广泛推广。 1975 年开始研发掺杂非晶硅太阳能电池，转化 率不断提高。如果转化率提高到 10~12%，就可以代替单晶 硅太阳能电池；如果组件成本能够再降低，就可以与核能相 抗衡。金属玻璃材料也受人瞩目，它比一般金属的强度还要 大，例如非晶态 Fe56B56的断裂强度达到 370kg· mm-2，是 一般玻璃钢强度的 7倍，已接近理想晶体的水平，并具有好 于金属的弹性、弯曲性、韧性、硬度和抗腐蚀性，此外还具 有良好的电学性能。
非晶合金材料的特性：
1)
高力学性能：高屈服强度、高硬度、高比强度，超弹性 （高弹性极限）、高耐磨损性等；
物理特性：高透磁率、高电阻率、耐放射线特性等； 化学性能：高耐腐蚀性、高催化活性 精密成形性：低熔点、良好的铸造特性、低的热膨胀系 数、对铸型的形状及表面的精密复写性；
2) 3) 4)
2.非晶半导体 1）四面体配位半导体：Si、Ge； 2）硫系非晶半导体 3.非晶态超导体： 4.非晶态高分子材料 5.非晶体玻璃
G * 60kT Tr T / Tm , Tr T / Tm (Tm T ) / Tm Tr 0.2
3 kT /(3a0 ) HE V
I
1.229 AV N exp[ f ( )] 2 3 TV TV
0 S
IV IVH0 IVHE
பைடு நூலகம்
2.晶体生长速率：
结构化学理论
1.键性： 离子键：静电作用，无饱和性、方向性、倾 向于紧密堆积，易形成晶体； 共价键：有方向性和饱和性，键长和键角不 易改变，原子不易扩散，有阻碍结晶的作 用。 分子间作用力：
非晶材料的分类
1.非晶合金：金属玻璃，具有金属和玻璃特性。 非晶合金的结构特点： 1）结构上呈拓扑密堆长程无序，但在长程无序的三维空间又无序的分布着短 程有序的“晶态小集团”或“伪晶核”，其大小不超过几个晶格的范围。 2）均匀的各相同一性：非晶合金中原子排列是原子尺度的无序，不存在结晶 金属所具有的晶界、双晶、堆垛、层错、偏析和析出物等局部的组织不 均匀缺陷，是一种原子尺度组织均一的材料，具有各向同性的特点； 3） 简单单原子结构：由于是单原子组成，故与分子组成的玻璃、高分子聚 合物相比，是一种更加理想的单原子非晶结构材料； 4）材料特性的调控性：非晶态合金不受化合价的限制，在较宽的成分范围内 可以自由调节其组成。因此，它具有许多结晶合金所不具有优异的材料 特性的调控性。 5）热力学上处于亚稳态，晶化温度以上将发生晶态结构相变，但晶化温度以 下能长期稳定存在。