块体非晶合金的主要制备方法与测试手段
材料科学进展之块体非晶合金的制备、性能及应用
块体非晶合金体系形成的三个经验性准则:
(1) 体系至少要含有三个以上组元
比如锆基非晶合金的Zr-Al-Cu、 Zr-Al-Cu-Ni及 Zr-Al-Cu-Ni-Ti体系
(2) 三个主组元元素之间的原子尺寸差异在12%以上
比如锆基非晶合金的Zr-Al-Cu、 Zr-Al-Cu-Ni及 Zr-Al-Cu-Ni-Ti体系中，主组元Zr、Al及Cu的原 子尺寸差异就在12%以上
2.力学行为的最新研究结果
Pt57.5Cu14.7Ni5.3Pu22.5 BMG的应力~应变曲线（准静态压缩）、剪 切带密度 [Schroers J. Physical Review Letters 2004, 93: 255506]
Cu60Zr30Ti10 BMG及(Cu60Zr30Ti10)95Ta5复合材料的应力~应变曲线 （准静态压缩）、剪切带密度 [Lee J.C. Acta Materialia 2004, 52: 1525~1533]
五.块体非晶合金的性能
1.高强度及高弹性，但高的脆性（在玻璃转变温度Tg以下）
Relationship between tensile strength and Young’s modulus for bulk glassy alloys. The data of crystalline metallic alloys are also shown for comparison. [Inoue A. Mate. Sci. Eng. 2004, 375-377A: 16]
玻璃体获得的条件
1969年，美国科学家D. Turnbull预言：“如 果将液体冷却得足够快及足够低，几乎所有的 材料都能够制备成非晶态固体”，即“玻璃形成
能力”几乎是凝聚态物质的普遍性质。
新型铁基软磁块体非晶合金的制备及性能
第1章 绪 论1.1 非晶合金的研究进展凝聚态物质一般可分为晶态物质、准晶态物质和非晶态物质。
理想晶体中原子的排列是十分有规则的，主要体现在原子具有周期性，或者称为长程有序；准晶体介于晶体和非晶体之间，具有长程的取向有序而没有长程的平移对称性；非晶体则是长程无序而短程有序，属于热力学亚稳态。
从广义分类，非晶态材料包括非晶态合金、非晶态半导体、非晶态超导体、非晶态电介质、非晶态离子导体、非晶态高聚物以及传统的氧化物玻璃等，其原子的结合方式可以是金属键、共价键、范德瓦尔斯键、氢键和离子键结合。
特殊的原子结构使非晶态材料具有较高的强度、硬度、高的耐磨性、好的抗腐蚀性及优良的软磁性能。
这些特性使非晶合金成为极具应用前景的新型材料，在国内外受到越来越广泛的重视。
首次报道成功地制备出非晶合金是在1934年，由德国人Kramer用蒸发沉积方法获得的非晶合金薄膜，不久后，Brenner等人采用化学沉积法制备了Ni-P非晶薄膜[1]。
1959年，Bemal首次用密集的自由堆积硬球模型来解释非晶结构；同年，Cohen 等人根据自由体积模型预言[2,3]：“假如冷却到足够快的程度，即使最简单的液体也可以通过玻璃化转变”，这一观点很快就得到了证实。
1960年美国加州理工学院的Duwez等人[4]采用熔体快速冷却的方法首次制备出Au75Si25非晶合金薄膜，从工艺上突破了制备非晶态合金的关键难题。
随后被Gilman等人[5]加以发展，工艺上能做到连续生产。
合金熔体经急冷形成的非晶合金通常又称为金属玻璃。
1969年，陈鹤寿[6]等人用轧辊法(冷却速率≥105K/s)可以一次性做出厚约30微米、宽几毫米、长可达几十米的非晶薄带，为非晶合金的大规模生产奠定了基础。
与此同时，Tumbull将成核理论运用于金属玻璃，提出了非晶形成的物理机理[7]。
1974年，陈鹤寿以及Turnbull 等人通过石英管水淬法等抑制非均质形核的方法，在103K/s淬火速率下制备出最大直径(D max)达1~3mm的Pd-Cu-Si、Pd-Ni-P非晶圆柱棒。
非晶合金的制备方法
纳米非晶合金制备简介摘要:本文主要介绍了国内外几种非晶合金制备技术，其中包括水淬法、射流成型法、金属模铸造、复合爆炸焊接法及机械合金化法、粉末固结成形法等，并对各种制备技术的进行了比较分析。
关键词：块体金属玻璃块体金属玻璃的连接制备Introduction of the Preparation amorphous alloyAbstract：In this paper, Several fabricating methods of bulk metallic glass matrix composites from both home and abroad were presented，such as water quenching method, jet molding, metal mold casting, composite explosive welding and mechanical alloying, powder consolidation and forming method，than Analysis and comparing these preparation techniques bulk metallic glass.Key words:bulk metallic glass, joining of bulk metallic glass, preparation1.引言非晶态合金也称金属玻璃,与晶态合金相比，其三维空间的原子排列呈拓扑无序状，结构上没有晶界与堆垛层错等缺陷存在，但原子的排列也不像理想气体那样的完全无序。
非晶合金是以金属键作为其结构特征，虽然不存在长程有序，但在几个晶格常数范围内保持短程有序[1]。
与非晶聚合物及无机非晶材料一样,非晶合金在物理性能、化学性能及力学性能方面是各向同性的,并随着温度的变化呈现连续性[2]。
通常其具有以下四个基本特征：（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）不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷；（3）具有非晶体的一般特性：物理、化学和机械性能各向同性；（4）热力学上处于亚稳态，当处于晶化温度以上时将发生晶态结构相变，但晶化温度以下能长期稳定存在[3]。
块体非晶合金的制备及物理性能验证
块体非晶合金的制备及物理性能验证党的十八大及十八届三中全会以来，节能降耗、绿色发展已成为全社会的共识。
作为一种全新的低能耗、高效率的合金材料--非晶合金材料越来越受到各行业的广泛关注，该材料作为一种强度高、耗能低的新型材料，其优异的化学及物理性能使之在各行业中具有广泛的应用潜力。
目前，对于块体非晶合金的制备工艺、脆性问题、塑性变形能力改善途径、韧化等方面的研究也越来越深入。
文章希望从进口块体非晶合金的制备及物理性能研究验证出发，为今后更准确地把关该进口商品的质量、建立对该进口金属更有效的检验机制提供参考。
标签：进口块体非晶合金；制备工艺；脆性问题党的十八大及十八届三中全会以来，节能降耗、绿色发展已成为全社会的共识，作为一种全新的低能耗、高效率的合金材料——非晶体合金材料越来越受到各行业的广泛关注，越来越多制造企业、研究机构、学术学院已不断进口块体非晶合金用来研究和生产加工，因为不存在晶界及第二相，也没有差排等晶体内部微观缺陷，所以块体非晶合金拥有独树一帜的化学和物理性能。
块体非晶合金的强抵抗形变能力、极高的塑性变形抗力，良好的耐磨损耐腐蚀能力，使其作为新型结构材料进行大量应用有了极强的潜力。
文章旨在从自我制备块体非晶合金的方式以及研究验证其物理性能角度出发，为今后更准确地把关该进口商品的质量、建立对该进口金属更有效的检验机制提供参考。
1 Zr基块体非晶合金的制备非晶结构金属首次被人知晓是在1934年，来自德国的科学家Kramer制备了Sn非晶合金。
1960年人类第一次出现了采用人工合成的非晶合金，美国的Duwez 教授用比正常工艺过程中快得多的冷却速度制备出了Au2Si非晶合金。
1984年，Turnbull等人利用采用熔融玻璃包裹合金熔液，获得了合金熔液深过冷状态，铸造出了厚度达10毫米的Pd40Ni20P10块体非晶。
1993年，美国加州理工学院研究小组发现了至今为止成型能力最佳的锆-钛-铜-镍-铍非晶合金，他们利用高速冷却的方式，制备了直径达100mm的块体非晶合金。
本科生毕业设计-块体非晶合金
2.1.1 块体非晶合金形成热力学原理
块体非晶合金玻璃的能力等价于过冷熔体中抑制结晶的能力
过冷液态和结晶固体间的Gibbs自由能差（结晶驱动力）:
ΔHf—T0温度下的熔化焓； ΔSf—T0温度下的熔化熵； T0 —液相与晶体相平衡的温度； ΔCPl-s —等压比热容
玻璃形成能力越强
图2 非晶合金剪切变形的原子的局域重排的二维示意图
非晶合金在应力集中作用下，产生相当数量的自由体积，使得 合金的自由体积局部粘度降低，从而诱发材料的局部软化
2.2.2 绝热升温软化模型
绝热升温模型认为，塑性流变的集中是由于塑性变 形产生的绝热剪切而造成。在变形带中，非晶合金 的温度升高到玻璃转变温度，甚至超过熔点，降低 粘滞可达几个数量级，使合金软化，从而产生了滑 移。
(1)开发塑性BMGs
(2)低纯原料制 备低成本大块 非晶
(3)功能材料
2 国内外在该方向的研究现状及分析
2.1 块体非晶合金形成原理 2.2 块体非晶合金的变形机制 2.3 氧对非晶合金的影响 2.4 氢净化合金熔体中杂质元素的研究 2.5 氢对非晶合金的影响
2.国内外在该方向的研究现状及分析
一个原子时，它就可以在流体内部重新分布而
不需附加任何的能量，我们称这部分多余的体
积为自由体积。
美国哈佛大学的Spaepen教授将自由体积模型应用到非晶合金的变形中：
“流动事件’描述成材料内部高自 由体积点附近单个原子的跳跃 ， 一系列的这种离散原子的跳跃最 终导致金属玻璃的宏观塑性流动
美国麻省理工学院的Argon教授 在Spaepen模型的基础上，认为 参与”流动事件”的原子不是单个 的，而是几个到数百个。“流动 事件”被描述为原子团簇的局域 重排，通称剪切转变区(STZ)。 原子团簇在STZ过程中，容纳局 域的塑性变形，最终导致宏观尺 寸的塑性流动
块体非晶
6、块体非晶的产业路线
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6、块体非晶的产业路线
块体非晶合金产品主要用于民用领域，军工及航空航天 方面的应用很难在量上有所突破，其产业化过程中必须解决 经济性、安全性和可靠性等问题。在目前技术条件下，和传 统金属材料如铝镁合金、不锈钢等相比，块体非晶合金产品 虽然具有性能优势，但其材料成本、制造成本以及后处理成 本均相对较高；非晶合金在宏观上往往变现出脆性断裂，对 于该材料的广泛使用带来了一定限制， 对于承受较大载荷 的结构件的使用存在安全隐患；块体非晶合金属于亚稳态材 料，随时使用时间的推移，其构件性能有所下降，在设计相 关构件时需要考虑材料的特殊性。
5、块体非晶重点企业
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富士康科技 集团
富士康科技集团是台湾鸿海精密集团在大陆投资兴办的高新科技企 业，1988年在深圳地区投资建厂，此后在中国大陆建立了30 余个 科技工业园区。2007 年开始非晶材料的研发工作，中间曾中断研 究。目前该公司液态金属产品主要应用在3C 领域，限于产能，仅 能小批量供货。
4、块体非晶的产业链分析
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4、块体非晶的产业链分析
块体非晶产业的产业链大体上包括上游金属原材料产业和成型设备制造业，中 游的块体非晶制造业，以及下游的产品市场组成。上游金属原材料产业可以细 分为Zr、Al、Cu、Ni、Y、Be 等相关纯金属产业，成型设备制造业可以细分 为熔炼设备制造业和块体非晶专用成型设备制造业；根据块体非晶合金的不同 应用下游市场可以细分为消费电子市场、休闲体育用品市场、医疗器械市场、 航空航天市场以及军工市场等等。
2、块体非晶合金材料的制备工艺
直接凝固法 粉末固结成型法
热压成型法
水淬法，铜模铸造法，吸入铸造法， 高压铸造法，单向熔化法等
非晶合金发展及制备技术
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。
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
非晶态合金的一种制备方法
非晶态合金的一种制备方法非晶态合金是指具有非晶态结构的金属合金。
与晶体结构的金属合金相比，非晶态合金具有具有更高的硬度、强度和韧性，以及优异的阻尼特性和导电性。
非晶态合金制备方法主要有快速凝固法、化学合成法、机械合金化法以及溶液淬火法等。
以下将详细介绍这些制备方法。
1. 快速凝固法:快速凝固法是制备非晶态合金最常用的方法之一。
该方法在金属熔体状态下，通过快速冷却将熔体迅速凝固成非晶态结构的固体。
常用的快速凝固方法包括水淬法、微滴法以及薄带法等。
其中，水淬法是最常用的方法之一，其原理是将熔融金属注入到冷却剂中，迅速冷却凝固成非晶态合金。
这种方法可以制备出具有高度非晶态结构的合金，但是需要对冷却速度进行精确控制。
2. 化学合成法:化学合成法是通过化学反应来制备非晶态合金。
这种方法通常使用金属有机前体与其他化合物反应生成非晶态合金。
例如，通过气相沉积法，可以将金属有机前体在高温条件下分解成金属原子，然后与其他气体反应生成非晶态合金。
这种方法可以控制合金的化学组成和结构，可以制备出多种不同的非晶态合金。
3. 机械合金化法:机械合金化法是通过机械力的作用来制备非晶态合金。
这种方法通常使用高能球磨、挤压、冲击等机械力对金属粉末进行处理。
机械合金化的原理是通过机械力使金属粉末发生变形、断裂和重新结合，形成非晶态和纳米晶态结构的合金。
机械合金化法制备非晶态合金具有简单、可扩展性好的特点。
4. 溶液淬火法:溶液淬火法是将金属合金在高温状态下快速冷却至低温，制备非晶态合金。
在溶液淬火法中，液体金属合金先加热至高温状态，然后迅速浸入低温淬冷液体中，使其迅速冷却凝固为非晶态合金。
该方法需要对淬冷温度和淬冷液体进行精确控制，可以制备出高度非晶态结构的合金。
总的来说，制备非晶态合金的方法有快速凝固法、化学合成法、机械合金化法以及溶液淬火法等。
这些方法各有优缺点，选择合适的制备方法要根据具体的要求和实际情况来确定。
非晶态合金的制备方法的研究和应用将为制备高性能材料和开发新颖器件提供重要的技术支持。
非晶态合金的制备与性能研究
非晶态合金的制备与性能研究一、引言非晶态合金是一种特殊的材料，它是由高浓度的合金元素混合制成的。
与传统的多晶材料相比，非晶态合金具有更高的强度、更低的磨损和更好的防腐蚀性。
近年来，非晶态合金在汽车、航空、电子和能源等领域得到了广泛的应用。
二、非晶态合金的制备方法非晶态合金的制备方法有多种，主要包括溶液冷却、气相淬火、电弧溅射和机械合成等。
其中，溶液冷却法是一种简单有效的方法，它可以制备出大量的非晶态合金样品。
该方法通常是将合金元素混合在一起，然后将混合物放入高温溶液中，迅速冷却。
通过这种方法，可以制备出各种不同的非晶态合金样品。
气相淬火是另一种制备非晶态合金的方法。
该方法可以通过在惰性气体中快速冷却合金样品来制备非晶态合金。
这种方法可以获得优异的非晶态合金样品。
电弧溅射是一种常见的合金制备方法，它适用于制备各种金属薄膜和表面涂层。
该方法通过在真空环境下对目标材料进行电弧放电来制备非晶态合金。
这种方法还可以制备出多层复合薄膜和纳米多层结构薄膜。
机械合成是一种非常简单的方法，它利用机械力来制备非晶态合金样品。
该方法可以通过球磨等机械装置对合金粉末进行处理，得到非晶态合金样品。
该方法制备的非晶态合金样品具有良好的均匀性和可控性。
三、非晶态合金的性能研究非晶态合金具有许多出色的性能，其中最突出的是其高强度和良好的延展性。
这两种性能的组合使非晶态合金被广泛应用于许多重要的领域。
非晶态合金还具有优良的耐腐蚀性和高温性能。
这些性能使得非晶态合金在汽车、航空和能源领域得到广泛的应用。
除了高强度和高温性能外，非晶态合金还具有出色的热稳定性和化学稳定性。
这些性能使得非晶态合金适用于各种特殊环境下的应用。
最近的研究表明，非晶态合金还是一种优秀的催化剂材料。
非晶态合金催化剂可以用于水处理、气体处理和化学加工等领域。
四、结论非晶态合金是一种具有广泛应用前景的高性能材料。
它的制备方法多种多样，而且具有许多出色的性能。
未来的研究应该集中于探索非晶态合金在各个领域中的应用，以及制备更高性能的非晶态合金材料。
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新型非晶合金材料，又称非晶态材料或无定型材料，是一类具有非晶态结构的金属或合金材料。
它们具有许多优异的性能，如高硬度、高强度、优异的韧性和耐腐蚀性，因此在许多领域有着广泛的应用前景。
本文将探讨新型非晶合金材料的制备方法以及其性能研究。
制备新型非晶合金材料的常见方法包括快速冷却法、溅射法和机械合金化法等。
其中，最常用的方法是快速冷却法，即将熔体迅速冷却至非晶态区域，通过阻碍晶体的生长从而形成非晶结构。
此方法通常包括快速凝固法、金属玻璃法和熔滴法。
在快速凝固法中，通常使用快速旋转轮盘或水冷铜块等方式将熔融金属迅速冷却至非晶态。
这种方法制备的非晶态材料具有均匀的结构和优异的性能。
金属玻璃法通过淬火金属薄带等方式将熔融金属迅速冷却至非晶态，制备出高品质的非晶态材料。
熔滴法是将熔融金属通过喷射器喷射成液滴，然后迅速冷却至非晶态。
这种方法可以制备出大块的非晶态材料，适用于工业生产。
研究新型非晶合金材料的性能是非常重要的，可以通过多种方法来评估其性能。
首先是研究材料的力学性能，如硬度和强度等。
可以使用压痕法测量材料的硬度，使用拉伸试验等方法测量材料的强度。
其次是研究材料的热稳定性和耐腐蚀性能。
可以通过热重分析和差热分析等方法来评估材料的热稳定性，使用电化学方法来评估材料的耐腐蚀性能。
此外，还可以研究材料的磁性、导电性、阻尼性能等其他性能。
研究新型非晶合金材料的性能还可以通过改变合金的组分和工艺条件来进行。
可以通过添加不同的合金元素和调整冷却速度等方式来改变材料的性能。
例如，通过添加稀土元素可以提高材料的高温稳定性和耐腐蚀性能，通过调节冷却速度可以调控材料的硬度和强度。
总之，新型非晶合金材料具有许多优异的性能，制备新型非晶合金材料的方法多种多样，研究其性能也需要多种方法和手段来进行。
通过深入研究新型非晶合金材料的制备及性能，可以为该领域的发展提供更多的理论和实验基础，推动其在各个领域的应用。
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。
铜基块体非晶合金的制备方法
缺点
由于铜模的冷却速率有限,所以制备大块非晶合金 的尺寸有限.
感应加热铜模浇铸法
该法是将合金置于底端开孔的石英管中,通过电 感线圈在合金中产生的涡流加热使得合金迅速熔化. 由于表面张力使液态合金不会自动滴漏,故需要从石 英管顶部外加一个正气压将其吹入铜模。
根据材料原 始状态的不同
从液相制
备非晶态固 体
从晶态固体 制备非晶态 固体
从液相制备非晶态固体
水淬法
定向凝固法
电弧熔炼铜 模吸铸法
从液相 制备
压力模型铸造法
感应加热铜 模浇铸法
射流成型法
水淬法
水淬法是将合金置于石英管中,熔化后连同石英管 一起淬入流动水中,以实现快速冷却,形成大块非晶。
与电弧加热吸铸法相比,感应加热浇铸法具有加热 温度可控性强,铜模不被直接加热等优点,但是在浇铸时 容易混入保护气体,形成气孔.
射流成型法
射流成型法是将母合金置于底部有小孔的石英 管中,将母合金熔化后,在石英管上方导入氢气,液 态母合金在压力的作用下从小孔中喷出,注入下方 的水冷铜模型腔内,使其快速冷却而得到非晶合金.
但该法耗时长及存在容器和磨球污染粉末的 问题,并且此法依附于装置的因素较多,产品的再现 几率低.另外,机械合金化合成的材料均为粉末状, 需进一步固化成形.
固结成型法
固结成型法是将元素粉末在过冷温度区间进行 超塑性变形而固结成型.粘滞性牛顿流体所导致的 超塑性变形行为具有普通的晶体材料超塑性变形所 无法比拟的优点.
非晶合金的制备技术
非晶合金（自学）非晶合金的制备技术和原理指导老师：马麟姓名：李玉卿学号：070902272010/11非晶合金的制备技术和原理摘要:综述了非晶合金尤其是大块非晶合金的性能、制备方法及应用，介绍了目前国内外研究和应用各种用于制备非晶合金的方法（包括快速凝固、铜模铸造法、熔体水淬法、抑制形核法、粉末冶金技术、自蔓延反应合成法和定向凝固铸造法）和原理。
1.前言非晶合金具有长程无序、短程有序的结构，与晶态合金相比，具备许多特有的性能，如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等，为材料科研工作者开发高性能的功能材料和结构材料提供了巨大的潜力。
自1960年Duwez用快速凝固技术制备出了Au2Si非晶合金以来，非晶合金的制备与大块非晶材料的研制吸引了材料界越来越多的关注。
40 多年来，随着技术的发展与进步，越来越多的非晶系列被开发，有的已进入或接近实用阶段，取得了丰富的研究成果。
2.非晶合金的制备方法（1）快速凝固熔体急冷和深过冷是实现快速凝固的两条途径，前者以快速冷却为特征，而后者则可以是慢速冷却过程。
○1熔体急冷法急冷法是最早的制备非晶合晶的方法，其原理是力求增大合金样品比表面积，并设法减小熔体与冷却介质的界面热阻以期达到高的冷却速率。
雾化法和单辊法是最为常用的两种制备方法。
雾化法主要用来制取非晶态和晶态粉材。
其原理是通过高速气体流冲击金属液流使其分散为微小液滴，从而实现快速凝固。
这种方法的特点是设备简单，操作方便，易于实现大批量的生产。
单辊法是利用快速旋转的铜辊，将喷敷其上的液态金属经快速凝固后甩离辊面，形成厚度约几到几十微米的非晶及微晶带材。
该法可以获得1000000K/s的冷却速率，是常用方法之一。
○2深过冷深过冷是指通过避免或消除异质晶核并抑制均质形核，使液态金属获得在常规凝固条件下难以达到的过冷度。
（2）铜模铸造法该法是目前制备大块非晶合金最常用的方法。
传统的铜模铸造是将金属液直接浇注到金属型(铜模)中使其快速冷却获得BMG，金属型冷却方式分为水冷和无水冷两种。
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。
大块非晶合金的性能、制备及应用
Ｉｌ：晶台金·｝－不存在晶界、沉淀相相界、位错等 容易引起局部腐蚀的部位，也不存在晶态合金容 易出现的成分偏析，所以非晶合金在结构和成分 上都比晶态合金更均匀，因而具有更高的抗腐蚀
圈４大块非晶台金在过冷温度区ｌ可发４塑性变肜时Ｊ；ｊ 力一麻变速率关系
Ｆｉｇ ４
Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｒｕｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｌｒａｉｎ ｒａｌｅｓ＾）ｒ ｂｕｌｋ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙｓ ｄｕｒｉｎｇ ３ｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｍｌａｔｉｏｎ…
直接凝固法是先将母合金熔配均匀，然后采 用提纯和快冷的方式使合金液在短时间内急冷成 形，该法的主要优点是制备简便、制备周期短，似 是所制备的台金的尺寸在很大程度上受合金Ｊ｝品 形成能力的限制．直接凝固法主要有：水淬法、钢 模铸造法、高压模铸法、吸铸法、挤压铸造法、磁悬 浮熔炼、静电悬浮熔炼等等． ２．２粉末固结成形法
ｉ．１大块非晶合金的力学性能 １ １．１高拉伸强度
周Ｉ为小同材料的杨氏模量及拉伸强度关系 罔，镁台金、硬铝、钛合金、４ｉ锈钢、超强钢等常见的 结构材料与新型的夫块非晶材料的强度相比差别 【匕较明显”ｏ比重较轻的ＡＩ基和Ｍｇ基大块非晶 合金由】：其强度是对应的晶体材料所能获得的最 高强度的２～３倍，最近也引起了广泛地关注强度 不离的№合金获得非晶结构后其强度可达 ｌ ０００ ＭＰａ以上．Ａ１基非晶合金的最高强度可达 ｌ ２００ ＭＰａ，如果可以获得在非品基体上弥散着纳 米尺度的ｆｌ－．ｃ—ＡＩ粒ｆ的结构．则强度可以达到约 １ ５５０ ＭＰａ”．这种高强度Ａｌ基合金的获得使得获 得具有高比强度的新型先进材料成为可能
Ｚｒ，，Ｃｕ㈣ＡＩ 摘要：综述了大块非晶台金的性能、制备方法及应用，对比了吸铸法制备的棒状ｚ～∽Ｔｉｔ，８ｃｕ。２ ５ＮｉｍＢｅ：：ｓ， Ｎｉ／ｒｉ，，ｚ如¨Ｔｉ，Ｃｕ㈣Ｎｉ㈨Ａ１．０（原子分数）大块非晶样品的过净温度压间宽度（ＡＴ。），给出了３
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随着科技的进步，材料科学和工程学科得到了越来越广泛的关注和研究。
在材料科学领域，非晶合金材料受到了人们的高度关注。
非晶合金材料具有很高的硬度、强度和耐磨性等优良性能，广泛应用于电子、机械、航空航天等领域。
本文将从制备和性能两个方面来论述非晶合金材料的研究。
一、非晶合金材料的制备非晶合金材料是指由两种或两种以上金属元素组成的合金材料，其晶粒结构呈非晶态。
目前，制备非晶合金材料的方法主要有以下几种：1. 快速冷却法快速冷却法是制备非晶合金材料的常用方法，其原理是利用金属液态快速冷却成非晶态。
快速冷却能够防止合金形成晶粒，从而使合金成为非晶态。
2. 同步粉末冶金法同步粉末冶金法是指将两种或两种以上粉末通过同步旋转和振动的方式混合并压制成型，然后通过热处理使其形成非晶合金材料的方法。
3. 合金化学计量比混合法合金化学计量比混合法是指将两种或两种以上的纯金属粉末按照化学计量比混合，并通过高温热处理使其形成非晶合金材料的方法。
二、非晶合金材料的性能非晶合金材料具有以下优良性能：1. 高硬度非晶合金材料的硬度远高于传统金属材料。
这是由于非晶合金材料的晶粒结构呈非晶态，不存在晶界和层错位，从而使其具有更高的硬度。
2. 高强度非晶合金材料的强度比传统金属材料更高。
这是由于非晶合金材料中各个原子呈有序无序排列，并且原子间的距离更小，使得其分子间的结合更紧密，从而提高了强度。
3. 耐磨性好非晶合金材料具有较好的耐磨性能，这是由于其表面硬度高、晶粒小以及分子间结合紧密等因素导致的。
4. 耐腐蚀性好非晶合金材料具有很好的耐腐蚀性能，在大多数腐蚀介质中都有很好的稳定性和耐蚀性。
这是由于非晶合金材料的表面氧化层比较薄，从而减少了化学反应产生的氧化物。
总之，非晶合金材料是一种未来发展前景广阔的新型材料。
通过不断地对其制备与性能的研究，可以更好地推动其应用于各个领域，并具有重要的经济价值和社会意义。
本科生毕业设计块体非晶合金
本科生毕业设计块体非晶合金一、引言随着科技的不断进步，材料科学领域也在不断创新和发展。
非晶合金作为一种新型材料，因其独特的结构和性能，逐渐引起了人们的广泛。
本科生毕业设计块体非晶合金的研究，将进一步推动非晶合金的发展和应用。
二、非晶合金概述非晶合金是一种新型金属材料，其原子结构呈现出无序排列状态，不同于传统的金属材料。
这种特殊的结构使得非晶合金具有优异的性能，如高强度、高硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性等。
因此，非晶合金在许多领域都有广泛的应用前景，如航空航天、汽车、电子等。
三、本科生毕业设计块体非晶合金的研究内容在本科生毕业设计中，对块体非晶合金的研究主要包括以下几个方面：1、制备工艺研究：通过对不同成分的非晶合金进行制备工艺的研究，探索最佳的制备条件。
在实验过程中，需要对合金熔炼、冷却速度、成分控制等关键因素进行严格的控制，以获得高质量的块体非晶合金。
2、结构与性能研究：利用X射线衍射、电子显微镜等手段对块体非晶合金的内部结构进行表征，并对其力学性能、物理性能和化学性能进行测试。
通过对不同成分的非晶合金的结构和性能进行对比分析，找出性能最优的块体非晶合金。
3、形变与断裂行为研究：在本科生毕业设计中，需要对块体非晶合金的形变和断裂行为进行深入研究。
通过施加不同的应力或应变，观察非晶合金的形变过程和断裂方式，分析其变形机制和断裂机理。
4、应用研究：根据块体非晶合金的结构和性能特点，探讨其在各个领域的应用前景。
例如，在汽车领域，块体非晶合金可以用于制造发动机部件，以提高其耐腐蚀性和耐磨性；在航空航天领域，块体非晶合金可以用于制造结构件，以提高其轻量化和强度。
四、结论本科生毕业设计块体非晶合金的研究是一项具有重要意义的课题。
通过对块体非晶合金的制备工艺、结构与性能、形变与断裂行为以及应用前景进行系统的研究，可以进一步加深对非晶合金的理解，为其在各个领域的应用提供理论支持和实践指导。
通过毕业设计的过程，学生也可以提高自身的科研能力和综合素质，为未来的职业发展打下坚实的基础。