材料非晶晶化方法

分子动力学模拟Ti-Al合金非晶的形成与晶化

摘
要：用分子动力学方法模拟了Ｔ一合金非晶的形成与晶化过程，ｉ非晶合金采用从熔融态淬火至室温的方
法获得。通过对不同冷却速率淬火过程的模拟，了不同合金成分的非晶转变冷速，明４－９％Ａ的合金得到表００ｔｌａ非晶形成能力强，界冷却速率低。构型分析表明：晶合金主要由二十面体团簇和初晶团簇构成，晶退火晶化ｌ临非非
收稿日期：０６ｌ —５２ｏ一２２
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图２是Ｔｉ５ｔ％ＡＩ．ａ．２系统不同冷却速率下体系内能随温度的变化曲线。由图可见在高的冷却速率
的微观机理研究说明晶化的过程实际上是体系缺陷和二十面体团簇的数量降低、晶数量和体积增大的过程。初
关键词：一非晶合金；Ｔｉ分子动力学；晶化中圈分类号：ｒ６Ｃ７５文献标识码：Ａ
Ｔ．合金是新型的高耐热轻质合金，ｉ在技术和理论上引起人们的兴趣＿，其是通过非晶相的２尤ｌ
Ｍａ０７ｙ２０
文章编号：６３１９（０７０ —０６０１７ —５Ｘ２０）３００ —３
分子动力学模拟Ｔｉ合金非晶的形成与晶化 — Ａｌ
刘浏，贾兴旺，付勇，张勤勇，明曾
（华大学材料科学与５程学院，川成都６０３）西１２四１０９
维普资讯
第３期

非晶合金材料的制备方法及应用现状

非晶合金材料的制备方法及应用现状非晶合金材料是一种新型材料，其在物理、化学、力学性能方面都具有很高的优势，得到了众多领域的广泛使用。

非晶合金材料制备方法在非晶合金材料的制备方法中，有两种常见的方法：快速冷却法和球磨法。

其中，快速冷却法又称为“淬火制备法”，还可以分为单轴淬火和多轴淬火。

单轴淬火主要是指将母合金液体经过一定的方法，使其在几秒钟到几分钟内直接冷却到玻璃态，从而制成非晶合金。

而多轴淬火是指在母合金液体中注入惰性气体，然后通过高压喷射使液体产生类似渦流的剧烈运动，带来极高的淬火冷却速度。

快速冷却法的主要优点是制备出非晶化程度高、硬度大、耐腐蚀性能好的非晶合金材料。

而球磨法是指将母合金粉末置于球磨机中，不断地对其进行磨削、摩擦，从而使得母合金粉末在高能状态下产生类似于溶解的小区域，然后再使其迅速冷却，形成非晶合金。

球磨法制备非晶合金的优点是可以制备出成分复杂、具有大量均匀的局部成分非均匀性和微观结构非均匀性的材料。

非晶合金材料的应用现状非晶合金材料具有很高的声学和热学性能，因此在制造声音、传热和发电设备的过程中应用十分广泛。

例如，在印刷机、粘胶机、轧钢机等机械加工设备中，可以利用微米级的非晶合金带传感器探测轴承的温度和振动情况，避免机械故障，提高机械加工的质量和效率。

此外，非晶合金材料还广泛应用于制造电容器、电感器、电动机和电子器件等领域。

在电力传输领域中，使用非晶合金带替代传统的铜线，可使电力损耗减少40%以上；而在信息技术领域中，使用非晶合金带制造的磁性存储器比传统硬盘具有更大的存储容量和更高的读写速度。

此外，在汽车和工程机械等领域，非晶合金材料还可以用于增加机械零件表面的硬度和耐磨性，提高耐腐蚀性，从而提高整个机械的使用寿命。

总体来说，非晶合金材料的制备方法和应用领域十分广泛，一定程度上解决了传统合金材料在力学、耐腐蚀等方面的局限性。

然而，非晶合金材料目前仍面临着高成本、生产效率低等问题，需要进一步发展和探寻制备方法及应用领域，以推进其在多领域的更广泛应用。

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。

Zr-Al-Ni-Cu系非晶合金微观结构及晶化行为的分子动力学模拟

Zr-Al-Ni-Cu系非晶合金微观结构及晶化行为的分子动力学模拟摘要非晶合金因其卓越的力学性能、高强度和良好的韧性而备受关注。

在这些合金中，Zr-Al-Ni-Cu合金具有很好的应用潜力。

为了深度了解Zr-Al-Ni-Cu合金的微观结构和晶化行为，本探究基于分子动力学方法进行了模拟。

1. 引言非晶合金是一类具有无序非晶态结构的合金，其在固态状态下具有高强度、良好的韧性和优异的耐腐蚀性能。

在近几十年的探究中，非晶合金已经广泛应用于磁性材料、电子器件和结构材料等领域。

2. 探究方法本探究使用分子动力学方法对Zr-Al-Ni-Cu合金的微观结构和晶化行为进行模拟。

起首，通过选择合适的势能模型，定义合金原子间互相作用。

然后，依据所选势能模型和初始条件，进行时间演化的模拟计算。

3. 模拟结果与分析通过模拟，我们探究了不同组成比例的Zr-Al-Ni-Cu合金的微观结构和晶化行为。

结果表明，在合适的组成范围内，Zr-Al-Ni-Cu合金可以形成非晶态结构。

同时，我们还观察到非晶合金在加热过程中会发生晶化现象。

通过分析晶化过程中的原子扩散和晶格结构的演化，我们发现晶化过程往往伴随着原子的扩散和晶格的重新排列。

4. 晶化行为的影响因素在探究中，我们着重探讨了晶化行为的影响因素。

起首，我们发现合金的成分对晶化行为有明显影响。

Zr-Al-Ni-Cu合金中Al和Ni含量的变化会改变合金的晶化温度和速率。

其次，晶化过程中的结构异质性也会影响晶化行为。

合金中存在的微观缺陷和晶界会催化晶化过程，加快晶化速率。

最后，外界温度和压力的变化也会对晶化行为产生影响。

随着温度的提高，合金的晶化速率加快；而提高压力则延缓晶化速率。

5. 应用前景和展望Zr-Al-Ni-Cu合金由于其优秀的力学性能和良好的韧性而具有宽广的应用前景。

对其微观结构和晶化行为的探究有助于深度了解这类非晶合金的材料特性，从而进一步优化合金设计和制备工艺。

将来的探究可以进一步探讨合金的晶化机制、晶体生长动力学以及晶化行为对材料性能的影响。

按照晶化机制，非晶合金纳米晶化的方法主要有：热致晶化、电致晶化、机械晶化和高压晶化。

(1) 热致晶化
热致晶化包括通常采用的等温退火法和分步退火法。

等温退火法的处理过程是：快速加热使非晶样品达到预定温度，在该温度(低于常规的晶化温度)保温一定时间，然后冷却至室温，其中最关键的两个因素是退火温度和退火时间；分步退火法是在等温退火的基础上改进的一种方法，是指将非晶样品在较低温度下等温退火一定时间，然后再在较高温度下等温退火一定时间，控制好退火参数使得从非晶基体中析出尺寸在纳米范围内的晶体相。

(2)电致晶化
电致晶化包括闪光退火、焦耳加热和电脉冲退火三种方式。

闪光退火法是对非晶合金施加短时的强电流脉冲实现快速加热使之发生纳米晶化，这种方法可以明显减小成分对晶化后合金微结构的影响；焦耳加热法是指在非晶样品上施加较长时间的连续电流；电脉冲退火法是用高密度直流电脉冲对非晶合金进行处理使之发生纳米晶化。

(3)机械晶化
机械晶化法是利用高能球磨技术在干燥的球型装料机内，在Ar气保护下通过机械研磨过程中高速运行的硬质钢球与研磨体之间相互碰撞，对非晶粉末反复进行熔结、断裂、再熔结的过程使得非晶发生纳米晶化。

该方法适应面广、成本低、产量大、工艺简单。

存在的问题是研磨过程中易产生杂质、污染、氧化及应力，很难得到洁净的纳米晶体界面，对一些基础性的研究工作不利。

(4)高压晶化
高压晶化包括激波诱导和高压退火两种方式。

激波诱导法是将样品置于激波管低压末端，当按一定比例配方的氢氧混合气体经点火爆炸后在低压腔内形成高温、高压、高能的激波对样品产生作用，在微秒量级的时间内，使非晶转变为晶化度很高的纳米晶态；高压退火法是指在高压下对非晶样品施加退火工艺。

非晶硅低温退火固相晶化的研究

非晶硅低温退火固相晶化的研究非晶硅低温退火固相晶化的研究引言：非晶硅是一种具有广泛应用前景的材料，它具有优异的光电特性和机械性能。

然而，由于其非晶结构的特点，非晶硅在一定温度下易于发生结构松弛和缺陷形成。

为了改善其性能，研究人员提出了低温退火固相晶化的方法。

本文将对非晶硅低温退火固相晶化的研究进行全面、详细地探讨。

一、非晶硅低温退火固相晶化原理1.1 非晶硅的结构特点非晶硅是由无定形的硅原子组成的材料，其结构没有规则的周期性。

这种无序结构导致了非晶硅在光电转换和导电性能方面表现出良好的特性。

1.2 低温退火固相晶化原理低温退火固相晶化是指通过在较低温度下加热非晶硅样品，使其发生结构重排和重新排列，从而形成具有有序周期性结构的多晶硅。

这种固相晶化的过程需要添加一定的催化剂，如金属铝或镍。

二、非晶硅低温退火固相晶化方法2.1 传统的低温退火固相晶化方法传统的低温退火固相晶化方法是将非晶硅样品与催化剂一起加热到较高温度，然后在恒定温度下保持一段时间。

通过这种方式，非晶硅样品中的结构重排和重新排列可以得到有效控制，从而形成有序周期性结构的多晶硅。

2.2 新型的低温退火固相晶化方法近年来，研究人员提出了一些新型的低温退火固相晶化方法。

利用激光或电子束辐照非晶硅样品，可以在较低温度下实现快速结构转变和固相晶化。

还有人尝试使用等离子体处理非晶硅样品，以促进其结构重排和重新排列。

三、非晶硅低温退火固相晶化条件优化3.1 温度优化在进行非晶硅低温退火固相晶化时，选择合适的退火温度是非常重要的。

过高的温度可能导致非晶硅样品过度结晶，而过低的温度则无法实现有效的结构转变。

需要通过实验确定最佳的退火温度。

3.2 时间优化除了温度外，退火时间也是影响非晶硅低温退火固相晶化效果的关键因素。

合理控制退火时间可以使非晶硅样品在较短时间内实现结构重排和重新排列，从而提高固相晶化效率。

四、非晶硅低温退火固相晶化后性能改善4.1 光电特性改善通过非晶硅低温退火固相晶化，可以显著改善其光电特性。

非晶晶化

2.1 晶化热力学条件
a G ca H m C p c dT TSm T T Tm Tm a C p c T
T
dT
与凝固过程不同，晶化过程中要考虑应变能。 2 临界形核半径： r
*
Gva c Gs
形核能垒：
G *
16 3(Gva c Gs ) 2
1.2 非晶晶化类型
⑴ 多晶型晶化：在晶化过程中只析出一种与非晶基体成分完全相同的晶体相。 ⑵ 共晶型晶化：在晶化过程中，同时析出与非晶基体不同的两晶体。两晶相共同生长，其总体成分与非晶基体成分相同 ⑶ 初晶型晶化：在晶化过程中首先析出一种与非晶基体不同的晶体，其成分有变化。
2 晶化驱动力
2.2 晶化动力学
晶化体积分数(JMA方程):
x(t ) 1 exp[ kT (t ) ]
n
k 其中是孕育时间； T 是反应速率常数，反映形核速率和晶体长大速率；n为Avrami指数，反映晶化过程中形核与长大行为，通过n指数的大小可以预测其转变方式。
kT k0 exp( Ec RT )
XC WC IC WA WC I C KI A
WC WA分别为样品中晶体与非晶的质量百分数。
I C I A分别为样品衍射谱中一定角度范围内结晶相
与非晶相的累积衍射强度。K可由实验测定常数K 代替。
'
K'
I C1 I C 2 I A 2 I A1
I C1 I A1 和 I C 2 I A2 分别
此时非晶态合金瞬间转变为晶态合金这一过程即为非晶合金晶化过程与结晶过程凝固既有共同点又有区别
非晶晶化
报告人：王艳
主要内容：

非晶合金的晶化机理分析

非晶合金的晶化机理分析1. 前言非晶合金是一种新型材料，因具有优良的磁、力学、腐蚀、耐磨、导热等性能，在电力、航空、航天、汽车、医疗等领域得到了广泛的应用。

但非晶合金由于其结构的特殊性质，相对于晶态合金来说更加容易发生晶化行为。

因此，对非晶合金晶化机理的研究具有重要意义。

2. 非晶合金的晶化非晶合金是由一种或几种金属元素与非金属元素在一定温度范围内经过快速冷却得到的无定形材料结构。

(Men '大羽弦小学子')晶化现象是指非晶态合金发生长程有序的过程，由于此过程与材料的性能和应用密切相关，因而引起了广泛的研究。

一般来说，非晶合金通过淬火、挤压、冷轧或退火等方式处理后，由于加工过程或外部温度的影响，存在着晶化倾向。

而非晶合金晶化时的机理包括初基元晶粒生成、晶粒长大和合并以及形成晶格序列等过程。

3. 非晶合金晶化机理分析3.1初基元晶粒生成在非晶合金的晶化过程中，初基元晶粒的生成是晶化机理的第一步。

初基元晶粒的生成主要取决于非晶合金材料内在复杂的局部势能坑与外界条件的复杂耦合关系。

在初基元晶粒生成的过程中，影响因素主要有:工艺状态、沉淀体、微缺陷、外加应力等。

3.2晶粒长大和合并在非晶合金的晶化过程中，晶粒的长大和合并是晶化机理的第二步。

非晶合金晶化时晶粒的尺寸和体积呈指数级增长，晶粒尺寸和晶粒间距逐步增大影响晶化时间和晶粒尺寸的增长速率。

而一旦晶粒的尺寸增加到一定大小，晶粒之间就会出现晶粒合并，从而导致晶粒的细粒化阶段结束。

3.3形成晶格序列在非晶合金晶化的第三个阶段，会形成晶格序列。

晶格序列在非晶合金晶化过程中会形成各种尺寸和形状的结晶体，这种结晶体通常存在于非晶合金的表面，晶化趋势强，而晶化峰桥形态多是由于给定的扰动引起的。

4. 结论非晶合金是一种具有特殊结构和特殊性能的新型材料，在现代产业中有着广泛的应用前景和市场价值。

在制备过程中，非晶合金往往伴随着晶化的现象，而晶化机理的研究正是对非晶合金制备过程中晶化现象的剖析和解释。

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。

纳米材料的制备方法及原理 (整理)

➢ 优点：用电子束作为加热源可以获得很高的能量密度，特别适合于用来蒸发W、Ta 、Pt等高熔点金属，制备出相应的金属、氧化物、碳化物、氮化物等纳米粒子。
➢ 缺点：通常在高真空中使用
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5) 微波加热
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米~1 毫米）通常，介质材料由极性分子或非极性分子组成，在微波电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向。产生类似摩擦热，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，使介质温度出现宏观上的升高可见微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热
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4、机械破碎法
是采用高能球磨、超声波或气流粉碎等机械方法，以粉碎与研磨为主体来实现粉末的纳米化。其机理主要是产生大量缺陷，位错，发展成交错的位错墙，将大晶粒切割成纳米晶。球磨工艺的目的是减小微粒尺寸、固态合金化、混合以及改变微粒的形状。球磨的动能是它的动能和速度的函数，致密的材料使用陶瓷球，在连续严重塑性形变中，位错密度增加，在一定的临界密度下松弛为小角度亚晶晶格畸变减小，粉末颗粒的内部结构连续地细化到纳米尺寸
纳米颗粒合成及其生长机理
157692247 任光鹏
1
生长机理
依制备状态不同而划分的制备方法
• 1、气相法制备纳米微粒的生长机理 • 2、液相法制备纳米粒子 • 3、固相法制备纳米微粒
根据是否发生化学反应而划分的制备方法
1) 蒸发冷凝法 7) 等离子体法
2) 物理气相沉积 8) 溅射法
3) 非晶晶化法 9) 流动液面上真空蒸度法
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基本原理
11、爆炸丝法
•先将金属丝固定在一个充满惰性气体(5*106 Pa)的反应室中，丝两端的卡头为两个电极，它们与一个大电容相连接形成回路。

【doc】用非晶晶化法制备纳米晶材料

用非晶晶化法制备纳米晶材料3一钢铁研究钢铁研究Jo口lN^L幛嗍胂如髓l嚣啪V01.6,No.4Dec.1994用非晶晶化法制备纳米晶材料张传历李海'韩伟王海鹏徐世珍NANOCRYST^LUNEMATERIALSMANUFACTUREBYAMoRPH0USALLoYCRYSTALLIZA TIoNMETHoDSZhangChuanil,LiI-laibin.PLanWei,WangHeipeng.XuShhen■蔓纳米晶材料具有一般固体材料所没有的优异的力学和电磁特性.通常的纳.米晶材料为粉末,薄膜或细墼.固其尺度比较小,产业化比较困难.利用非晶晶化的方法可以1目I备纳米晶带材,丝材和粉末.倒如纳米晶磁性材料Fe—Nb—Cu—Si —B,纳米晶强度材料A1.N卜B—Fe等已用此法生产.其中纳米晶磁性材料已大量生产,达到实用规模.实验表明,非晶的成分,制备工艺以及随后晶化的方式都髟响纳米晶的形成和以后的使用性脆.关t调韭曼曼些矍堡兰丝盥]F,,^B哺L^CTN~nocrystallinematerialshaveoutstandingme~hani~alandelectro—ually? nanocrystallidematerialsare_山theformofpowders.filmsorFdamentswhicharetoingamorphousalloycrystallizationmethods, nanocrystallideribhon5.Fdamentsorpowderscanhaeasilyproduced-e.g.nonocrys- tallidemagneticmaterialsFe.bib.Cu.Si.Bandnanocrystallinestructuremsteri- alsAl—Ni—B—Feetc.havebeenproducedinthisway-inWhichthena~crystallide magneticanoyshabeenwidelyused.Thestudyresultsshowthatamorphousalloy composhidns,technologyandcrystaUizationmethodsalleffecttheformationof nanocrystallineandtheperformanceofapplication. KEYWORDSamorphousalloycrystallizationmethod.nanocrystalline,magnetic properties,mechanicalproperties引言纳米晶材料也叫超微晶材料,或叫纳米结构,纳米尺寸的晶态材料.它可由单相,多相晶体,准晶或者非晶相的纯金属,多元合金,金属间化合物,陶瓷或者复合材料组成,其晶体尺寸在一维尺度上为lnm到lOOnm数量级.由于晶体尺寸如此之小,因而材料特性发生质的变化,与一般的晶态材料相比,具有更好的延性,超塑性,强度,磁性和光电性[1].例如将原来脆性的陶瓷,金属间化合物变成纳米晶材料后就具有优良的塑性,可加工成实用的器件{原来具有.金属光泽的粉末,制成纳米微粉后成为黑体粉末,对电磁波具有明显的吸收能力.目前冶金部门已髓提供实用的纳米晶材料,例如纳米晶的隐身材料,超微晶软磁材料等.辗莩蕞譬靠鬻鲁蔫露鑫}5呈‰S.冶tee金l~部锕妖rc研h究Im总ti院tu~非,^M 中M心I)2纳米晶材料的特征纳米晶材料的形状有等轴晶体(三维),丝状,晶须(--维),层状或片状(一维).其相应的典型制造方法有气相凝聚,非晶加热,机械合金化(三维);化学气相沉积(--维){气相沉积,电沉积(一维).其他的翻造方法还有分子柬外延,液态快速凝固,离子柬,激光,反应溅射,可溶胶体等.由于纳米晶材料的晶粒非常小,非结构驰豫亚稳态的边界原子非常之多,稳定性常成为问题.有些纳米晶材料的平衡熔点低于600℃时,可以观察到室温或低于室温时晶粒在24h内成倍长大.还发现原子化学键的性质也影响晶体长大过程.对于多相纳米晶,第二相和杂质以及元素的互溶度都影响它们的稳定性.互溶度越小,晶体越不易长大.纳米晶材料的显微结构经透射电镜,场离子显微镜,示差热分析仪,俄歌谱仪等观察研究发现:④纳米晶体内部几乎没有空穴和位错{②有些纳米晶材料本体多孔,密度很低;③晶粒长大的驱动力很小{④材料中往往含有较多的杂质.气相沉积的金属杂质含量约5at～1Oat,含氧量约1at～4at.机械合金化也常带来相当多的杂质,这些都严重影响纳米晶材料的特性和一致性.由于纳米晶材料中含有比饲非常大的边界面积和原子,研究这些边界原子的交互作用,晶粒间交叉联结处(Y)的特性及晶粒长大的动力学过程对纳米晶材料特性的影响都有重要的作用.这些都需进一步深入研究.3用非晶晶化方法制备纳米晶材料1988年日本日立金属公司吉『尺克仁等[首先发明一种名为Finemet的纳米晶软磁材料,其高频磁性损耗远低于晶态冷轧硅钢片和铁基非晶合金,而与价昂的钴基非晶合金类似, 但它的饱和磁感应强度比钴基非晶合金高很多.一般非晶材料在晶化温度附近加热时,由于是亚稳态,晶化的激活能要求很小,故极易晶化和晶粒易长大而得不到细小和均匀分布的纳米晶体.因此需在铁基非晶中加入在铁中固溶度小的一类元素,形成具有高晶化温度的高金属含量的富相区,以阻止体心立方铁相的晶核长大.图1为本院研究的FeNbCuSiB纳米晶材鲁星50o量30:曼20j10孝Tmp盯^cll",℃圉1FeNbCuSm纳米晶材料磁性和晶化度与退火温度的关系Fig.1Therelationshipofmagneticproperties andcrystallizationde~'eeofFeNbCuSiB nsnocrystallinematerialsvs.annealiagtemperature锕铁研究料的磁性和晶化度与退火温度的关系. 图2为热处理工艺与磁性稳定性的关系.非晶铝合金粉(AI—Lj,AI—Mg, AI—L且等)由于具有高的强度重量比而受到航空工业的重视.我国采用真空旋喷法制得的AlLaYNj.和AILa:Y¨Fe非晶条带口的达到390～760MPa,HV为216～294 DPN.日本井上明久和增本健[研究了AI¨Y:Nit1._I]Fe(x45at).其非晶经热处理后析出fcc铝相徽细粒子.析出的钠米粒子尺寸为2～5nm,相互间隔7nm.它们在非晶基体中的体积百分数明显影响材料的性能.当其体积百分数在2O左右时,力学性能最佳(见图3).显然纳米晶的形成提高了原来非晶的强度和塑性,并比非晶AlB5La25Y25Ni,:Y2.sFe55 和Al昭Y2Ni(1o一)Fel(x≤5at)好.作者用熔体快淬法研究AInNi.B2Fe合金,不同的冷却辊转速可以得到不同的冷却速率,所得到的带材中纳米晶的尺寸和体积百分数也不同,图4为Al"Ni,B.Fe中晶化相尺寸与体积百分数的关系曲线.在非晶基础上存在纳米晶粒的AI基合金的强度,延伸率及硬度的变化见图5.由图可见,随晶粒百分数增加,合金的硬度I-IV增加而强度和延伸率下降.在体积百分数为22时具有最高强度550MP丑和1.15的延伸率.低于微晶AILaYNi(Fe)合金,而高于非晶AlLaYFe合金.{030quenched0_mvleSlowlyCooledsamDItO40801Temperat,,~e,℃图2热处理工艺对纳米晶材料磁性温度稳定性的髟响Fig.2Theeffectofheattreatmentmethod0n temperaturestabilityofnanocrystalllnematerials'magneticpropertiesFCCphM6vo1~me,图3铝基非晶基体上形成的纳米晶体积百分数对力学性能的髟响~--MnI口■一}AA-CoFig.3Theeffectofvolumepercentageofnanocrystaltine formed0nAI—basedamorphousalloys0nnmchonlcalproperties咖400.暑200025*******Crystallizatto~phaseumep~ccntage,%囤4晶化相晶粒尺寸随体积百分效的变化曲线F.4Thecllrveofthegrainsizecrystslli~tlonphase.volumepercentageV olumepero~ntageIV olumepercentageI匿5A1.|NBlFe.台盒拉仲强度,延伸率(a)及维氏硬度(b)随微晶晶粒体积百分效的变化Fig.5TherelationshipoftensilestrengthIpercentageelongation(a)andViclmmhardnessof AlB|NBlFeI~ltoyVS.nanocrystallinegrainvolumepercentage4纳米晶性能优于非晶的原因吉识等认为纳米晶软氆材料FesNbaCuSi.sB'在退火第1阶段中,形成高晶化温度的富铌铜区和低晶化温度的富铁区,前者由于含有较多的铌和铜,因而比原来的非晶相的饱和磁致仲绾系数要低I而在退火的第2阶段,在低晶化温度的富铁区形成体心立方铁一硅固溶体的纳米晶.由于铜(包括IB族元素和铂族贵金属如镓,铝,锌,锡,铷等)在铁中固溶度极小,在形成不同金属元素的富相区时妨碍体心立方铁一硅相晶核的长大.随后Koster 等进一步研究认为低晶化温度的富铜区的低形核激活能产生高的晶化形核率,是晶粒细化的主要原因.而富铁区形成的晶核比富铜区要步.晶核的长大速度由于铌的缓慢扩散和界面的钉扎作用而被控制.不管纳米晶粒子形成过程如何,在低的非晶基体上存在高度分散的均匀,微细晶粒,使氆畴细化,其晶粒尺寸等于或小于畴壁宽度,使局域各向异性减小.众所周知,磁性材料的导磁率∞砖/(K+asa),由于纳米晶的析出f起和置下降而使磁性改善.另外氆畴的细化降低反常损耗,改善动态磁性.纳米粒子是几乎不舍内部缺陷的完整晶体.在非晶相切变时,身暂米粒子有效阻碍位错的运42钢铁研究动,提高强度而纳米粒子本身为高韧性的体心立方铁相(FeNbCuSiB中)和面心立方铝相(AIYNiFe中),并具有相当的体积百分数(在FeNbCuSiB中为7O～8O%,在AIYNiFe中为2O),使整体韧性,塑性提高对于急冷的金属间化合物Ni.Al来说,在有序的y,相基体中分布着弥散的无序y相颗粒,阻碍位错从无序区经界面进入有序区,这样就比y,单相具有更高的高温强度和韧性.此外急冷材料也为复合材料提供了基础.5结论(1)利用加热非晶带材的晶化方法可以工业规模制取纳米晶材料.(2)制取非晶带材时的冷却速度和加热方法可以控制纳米晶形成的体积百分数和晶粒尺寸.(3)纳米晶体积百分数和晶粒尺寸影响纳米晶磁性材料的磁性及纳米晶强度材料的力学性能.(1994年1月收到謦改蔫)参考文献1SuryanatayanaC群.Met.Trans.A..1992,23Al10712Y oshinmYe/.J.App[.phys.,1988,64l60443ChaosanLine/.IstPacificRimInter.Cenf.onA.Mat.Proe.AhJci-~tct$,Jane.1992I234井上明九,增本量.金属,1991.(10)t62技术推广?高炉炉前铁沟喷粉脱硫新工艺NEWDESULPHURISINGTECHiNOLOGYOFSPRAYP0WDER TOIRONPOOLDURINGTOPABLASTFURNACE1内窖筒升:高炉炉前铁沟喷粉脱硫是在高炉出铁过程中,利用喷射冶金方法,将脱硫剂连续喷入铁水流中进行脱藏反应的新工艺.它采用表面喷吹,喷吹压力低,飞蘸小,喷枪无损耗.诫工艺具有沆程简单,投资少,见效快,不占用单独处理时间,不影响正常出铁作业,铁水温降低,脱硫反应温度高,脱藏效果好等优点.它适台作为高炉降低碱度操作的炉外铁水处理工艺,也可作为炉前处理号外铁及提高生铁质量等级的有效手段.2主要技术指标,喷吹罐压0.3MPat脱硫率>5O|吨铁消耗NaCOs5kg,石灰系粉剂l0kg.3设鲁:主要设备如喷吹罐,电子仪,喷射装置等均可在市场购置或用户自制.1年内完成设计,设备制造和安装调试.4市场馕测,奉工艺由于简便易行及脱硫效果好,适用于太,中,小各种高炉,特别是对由于原料波动,生铁质量变化较大的高炉,效果尤为显着.可预测,诫工艺具有广阔的应用前景.5投资夏效益配合1000m高炉的铁沟喷粉脱藏装置,投资约15万元.取得效益增产生铁5,节约焦炭5.处理号外铁,吨铁增收100元.有意者请与本刊绷辑部联系.。

非晶体转化为晶体例子

非晶体转化为晶体例子
1. 玻璃：玻璃是一种非晶态材料，但通过烧结等方法可以转化为晶体，如熔融石英玻璃可以在高温下晶化成为水晶。

2. 聚合物：许多聚合物是非晶体，但通过拉伸和热处理可以产生晶体结构，如聚乙烯塑料。

3. 金属玻璃：金属玻璃是一种非晶态金属材料，但可以通过淬火等方法转化为晶体，如锆基金属玻璃。

4. 硅晶体：硅晶体可以通过晶体生长的方式在高温下从硅溶液中形成，也可以通过熔融方式制备晶体。

5. 石墨烯：石墨烯是一种非晶态的碳材料，但可以通过化学还原和高温热处理等方法制备成晶体。

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。

非晶晶化过程

非晶晶化过程哎，说起这非晶晶化过程啊，就像是咱们生活中那些不起眼的小变化，突然间就让你眼前一亮，心里头那个美呀，简直没法用言语来形容。

你想啊，一块原本冷冰冰、硬邦邦的非晶体，就像是咱们刚认识那会儿，彼此都还有点生分，不太熟络。

但随着时间的推移，嘿，它就开始慢慢变了样儿。

这可不是简单的变魔术哦，它得经历一番“历练”。

就像咱们小时候玩的泥巴，得经过揉啊、捏啊、晒啊，才能变成一个个活灵活现的小玩意儿。

非晶晶化也是这么个理儿，它得在高温的“热情拥抱”下，慢慢放松自己，让那些原本杂乱无章的小分子们，开始懂得排队站好，变得有秩序起来。

这过程啊，就像是咱们人与人之间的相处，一开始都各有各的脾气，但相处久了，就学会了包容和理解，关系也就越来越融洽了。

非晶体里的那些分子们，也是这么回事儿。

它们在高温的催化下，开始相互吸引，手拉手，肩并肩，渐渐地形成了一个个紧密团结的小团体。

你知道吗？这变化可不简单，它让非晶体从里到外都焕然一新。

原本那种暗淡无光、毫无生气的样子，一下子就变得晶莹剔透，光彩照人了。

这就像咱们人，经过岁月的洗礼，变得更加成熟稳重，魅力四射。

而且啊，这非晶晶化过程还特有意思。

它不像咱们平时看到的那些快速变化，一眨眼就过去了。

它是那种慢慢悠悠的，一点一点地改变着。

你每天看它，可能都察觉不到太大的变化，但隔上一段时间再去看，嘿，那变化可就大了去了！这就像咱们养花一样，每天浇水施肥，可能看不出啥变化，但突然有一天，你发现那花骨朵儿竟然悄悄地绽放了，那一刻的惊喜和感动，简直比中了大奖还要让人兴奋！所以啊，这非晶晶化过程，虽然听起来有点高大上，但其实它跟咱们的生活是息息相关的。

它告诉我们，无论是什么事物，只要给它足够的时间和条件，它都能发生意想不到的变化。

就像咱们自己一样，只要不断努力，不断学习，总有一天，咱们也能成为那个让自己都刮目相看的人！。

非晶态合金材料的制备与应用研究

非晶态合金材料的制备与应用研究在当今的工业制造中，材料是至关重要的组成部分之一。

随着工业化程度的不断提高，人们逐渐意识到了材料的重要性，而非晶态合金材料就是一种比较新的材料类型，具有很多特点，近年来备受关注并广泛应用于现代制造业。

本文将从制备和应用两个方面深入探究非晶态合金材料的研究现状和发展趋势。

一、非晶态合金材料的制备方法非晶态合金材料的制备与传统晶态材料有所不同，具有更高的难度。

非晶态合金材料制备方法主要有以下三种：1. 快速凝固快速凝固是非晶态合金制备的主要方法之一，它是通过极快的凝固速率形成非晶态。

目前，许多非晶态合金被首先合成为铸件，然后被快速加热和洛氏硬化，获得非常稳定的非晶态结构。

常用的快速凝固技术包括单轴铸造、旋转扩展法、水淬冷却法等。

2. 机械合金化制备机械合金化是一种通过机械力对混合粉末进行加工，从而形成均匀合金的方法。

该方法通常使用高能球磨机或雷射粉末烧结机。

机械合金化方法具有结构均匀、粒度细小、溶解性好等优势，但也需要特殊的设备和材料，成本较高。

3. 化学气相沉积化学气相沉积是利用化学反应在气相中制备非晶态合金膜的方法。

该方法需要一个反应室，通过提供金属原子或化合物蒸气，制备非晶态合金薄膜。

化学气相沉积方法具有控制制备条件和多组份制备的优势，但难度较高，需要特殊设备。

二、非晶态合金材料的应用领域由于非晶态合金在力学、导电、磁性方面显示出优异特性，因此，其在很多领域中被广泛应用。

以下是非晶态合金材料应用的一些领域：1. 电子领域非晶态合金材料在电子领域中的应用主要体现在电子器件的制造中。

非晶态合金材料的低电阻和磁导率使其成为电路和传感器的理想材料。

2. 能源领域非晶态合金材料在燃料电池、锂离子电池、储氢合金和超级电容器等能源领域中具有广泛应用。

由于非晶态合金材料具有高比表面积和储氢性能高的特点，因此也被广泛应用于储能材料。

3. 生物医学领域非晶态合金材料在蛋白质和医疗设备的制造方面也具有潜在的应用。

非晶态材料的制备方法研究

非晶态材料的制备方法研究近年来，非晶态材料作为一种新型材料备受关注。

因为相比于传统材料，非晶态材料具有更高的硬度、强度和耐磨性，且更加耐腐蚀和氧化。

这些优秀的性能，使得非晶态材料在科技和工业领域中广泛应用，比如在化学、电子、结构材料等行业中，非晶态材料的应用越来越普及。

然而，非晶态材料的制备方法研究，也是许多研究者们的关注重点。

接下来，我们将对非晶态材料的制备方法进行探讨。

一、快速凝固法快速凝固法是非晶态材料制备的一种常用方法，利用这种方法可以避免固态等离子体的形成，从而实现材料的非晶态制备。

快速凝固法比传统的熔融法具有许多优势，比如能够制备出更大尺寸和均匀度更高的非晶态材料。

快速凝固法最早是1981年，由哈佛的罗伯特·德纳德开创，他将银和金等材料用以极高的速度（几米/秒）铸成带状物，最终制得纯净无杂质的非晶态银材料。

而在现在，快速凝固法已经被广泛应用于高分子、金属和陶瓷的制备中。

二、磁控溅射法磁控溅射法也是一种常用的非晶态材料制备方法。

其利用带电粒子的能量，对预备材料的表面进行轰击，从而将材料蒸发或者溅射到需要制备非晶态材料的表面上，此时表面温度比较低，材料原子在蒸发或溅射后快速冷却，从而获得非晶态材料。

磁控溅射法在工业上的应用非常广泛，比如电器、元件、表面加工等等。

磁控溅射法对材料起到了精细控制和制备开发等重要作用，极大地拓展了其应用涵盖面。

三、球磨法球磨法是通过高能球磨来制备非晶态材料的一种方法。

其基本原理是将原材料放入球磨机中，在高速运动下，高能球体不断碰撞和摩擦，使得原材料逐渐细化，从而制备出具有非晶态结构的材料。

球磨法的制备，在某些特殊领域中是很有应用价值的，比如在能源储存材料中应用广泛。

由于其制备过程中区域高度的动能，相比于传统制备方法，球磨法制备出的非晶态材料更具有优异的性能。

四、热喷涂法热喷涂法是利用喷涂技术在靶材表面溅射出非晶态粉末，随着喷涂过程中的快速冷却，形成非晶态材料的一种方法。

氧化钛的非晶化处理

氧化钛的非晶化处理一、氧化钛的魅力氧化钛，听起来有点陌生吧？不过别急，今天我们来聊聊它。

这玩意儿在自然界中可是大名鼎鼎的，尤其在我们平时接触的各种材料中，它的身影可不少呢。

你可能没注意过，但是它在你生活中悄无声息地发挥着重要作用。

就拿涂料来说，氧化钛可是其中的一个关键成分。

它的白色颜料特别好，常常用在油漆、化妆品、甚至是食品包装上，真的是万能的小能手。

今天咱们不讨论它的这些“光鲜亮丽”的外表，而是聊聊它一个比较“神秘”的属性——非晶化处理。

二、什么是非晶化？别看这个“非晶化”听起来有点高大上，其实它并不复杂。

你要是想象一下玻璃或者橡胶这些东西，你就能大致明白它的意思。

氧化钛在常规的状态下是结晶的，这就像是砖头垒起来的墙，结构很规整很牢固。

但如果我们让它“非晶化”，就好像是把这些砖头打散，变成了散乱的状态，类似于水泥混合物。

这个过程看起来简单，但它其实有着非常深刻的影响。

非晶化的氧化钛和结晶的氧化钛相比，性质上有了不小的变化。

你可以把它想象成一个人，平时穿着制服整整齐齐，可一旦换上运动装，感觉就变得更加灵活了。

它的化学活性变强了，也能在一些特殊的应用中大展拳脚。

三、为什么要进行非晶化处理？非晶化处理对于氧化钛来说，最大的好处就是能改变它的一些性能。

普通氧化钛虽然在很多场合都能大显身手，但要说完全做到“无敌”，那就不一定了。

结晶氧化钛的硬度、耐磨性这些方面固然强大，但它的抗紫外线、光催化等性能就稍微差点意思。

我们进行非晶化处理，就像是给氧化钛加了一些“外挂”，让它在这些特性上表现得更出色。

如果它能在紫外线下更加稳定地工作，或者光催化效率更高，岂不是能在太阳能、环保等领域发挥更大作用？氧化钛非晶化后，它的表面也变得更为活跃，吸附性强，能够更好地参与一些化学反应，这就像是让它“变得更聪明”一样。

四、非晶化氧化钛的应用你可能会问，既然非晶化氧化钛有这么多好处，那它能用在哪儿呢？别急，我们接着往下看。

非晶化氧化钛最常见的应用之一就是光催化。