非晶态金属的制备方法_61207226
非晶合金制备方法
非晶合金制备方法非晶合金，也被称为非晶态金属或非晶态合金，是一种具有非晶态结构的合金材料。
与晶态材料相比，非晶合金具有更高的强度、硬度和耐腐蚀性，因此在许多领域有着广泛的应用。
有几种常见的非晶合金制备方法，包括快速凝固法、溅射法和机械合金化法等。
快速凝固法是最常用的一种制备非晶合金的方法。
该方法通过将合金液体迅速冷却至高速凝固状态，使其结晶过程无法发生，从而形成非晶态结构。
快速凝固法主要有液体金属冷却法、蒸发冷凝法和高速冷却法等。
液体金属冷却法是将合金液体倒入一个冷却介质中，使其迅速冷却并形成非晶态结构。
蒸发冷凝法则是通过蒸发冷却的方式制备非晶合金。
高速冷却法则是利用高速冷却流体对合金液体进行快速冷却。
溅射法是另一种常用的非晶合金制备方法。
该方法通过将原料金属放置在真空室中，然后利用离子束轰击或电弧放电等方式将金属原子溅射到基底上，形成非晶合金薄膜。
溅射法可以制备出具有高质量、高纯度的非晶合金薄膜，广泛应用于电子器件和光学材料等领域。
机械合金化法是一种将粉末混合物通过机械力作用下制备非晶合金的方法。
该方法通常使用球磨机或高能球磨机等设备，将金属粉末和非金属元素混合在一起，通过机械力的作用使其形成非晶态结构。
机械合金化法可以制备出大块的非晶合金材料，广泛应用于航空航天、汽车制造和能源领域。
除了以上几种方法，还有一些其他的非晶合金制备方法，如熔体淬火法、气相沉积法和快速固化法等。
这些方法各有特点，适用于不同类型和形状的非晶合金材料制备。
非晶合金是一种具有特殊结构和性能的材料，在现代科学技术中有着广泛的应用。
通过快速凝固法、溅射法和机械合金化法等多种制备方法，可以制备出高质量的非晶合金材料，为各个领域的发展提供了重要的支持。
随着科技的不断进步，相信非晶合金的制备方法将会更加多样化和高效化。
冶金工业中的非晶态合金制备方法教程
冶金工业中的非晶态合金制备方法教程非晶态合金是一种特殊的材料，具有优异的力学性能、热稳定性和耐腐蚀性能，因此在冶金工业中得到广泛应用。
本文将介绍冶金工业中非晶态合金的制备方法，以供参考。
1. 快冷淬火法快冷淬火是制备非晶态合金的一种常见方法。
该方法通过迅速冷却合金溶液，使其快速锁定在非晶态结构中，防止晶体的形成。
快冷淬火法可以通过多种方式实现，包括快速凝固、快速减温和快速冷却等。
在实际操作中，可以使用气冷或液冷装置，将合金淬火至液氮温度以下。
此外，还可以使用电磁感应加热或激光加热等技术，以提高合金的冷却速率和延缓合金结晶的发生。
此种方法适用于制备各种金属合金，如铁基合金、镍基合金等。
2. 离子束淬火法离子束淬火法是一种较新的非晶态合金制备方法。
该方法通过将金属合金暴露在高能离子束中，使其表面受到强烈的离子轰击。
离子轰击产生的热量和压力可以快速冷却金属合金，形成非晶态结构。
离子束淬火法具有一些独特的优势，如能够制备薄膜和纳米尺度的非晶态合金，以及在低温下制备非晶态合金。
然而，这种方法需要昂贵的离子束设备，并且对合金薄片的质量和纯度要求较高。
3. 机械合金化法机械合金化法是一种通过高能机械力作用下的冶金方法制备非晶态合金的方法。
该方法通过高速旋转的球磨机或振动研磨机等设备，将含有不同金属的粉末混合均匀，并产生相互碰撞和变形，形成非晶态合金。
机械合金化法具有简单易行、原理清晰等优点，适用于制备大量的非晶态合金。
此外，该方法还可以实现多元非晶态合金的制备，通过控制合金中不同金属的比例和添加不同元素，可以调节合金的结构和性能。
4. 溅射法溅射法是一种常用的制备非晶态合金的物理气相沉积方法。
该方法通过将原材料靶材置于真空室中，使用离子束轰击或激光加热等方式使靶材表面蒸发，然后沉积于基板上形成非晶态合金薄膜。
溅射法具有高纯度、成膜速度快、制备薄膜便利等优势，是制备非晶态合金薄膜的一种常用手段。
此外，溅射法还可以对合金进行复合与掺杂，以提高合金的性能和附着力。
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。
第五章 非晶态材料的制备
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• （3）软磁特性
软磁材料
磁场强度H的国际单位是A/m。高斯单位是Oe（奥斯特）。
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• （3）软磁特性
• 所谓“软磁特性”是指磁导率和饱和磁感应强度高，
矫顽力和损耗低。
• 目前使用软磁材料多为结晶材料，具有磁晶各向异性
而互相干扰，结果使磁导率下降。
• 非晶态合金中没有晶粒，不存在磁晶各向异性，磁特
送带、水泥制品及高压管道的增强纤维，还可以开发特殊切削
刀具方面的应用。
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• （2）抗腐蚀性
在中性盐溶液和酸性溶液中，非晶态合金的耐腐蚀性能 要比不锈钢好得多。
金属玻璃和不锈钢在10w%FeCl3·6H2O溶液中的腐蚀率
利用非晶态合金几乎完全不受腐蚀的优点，可以制造耐蚀管
道、电池电极、海底电缆屏蔽等。
• （3）从动力学观点来看，形成的关键问题是为避免发生可察觉
的结晶，要以多快的速率从液态冷却下来的问题。
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四. 非晶态材料的制备原理与方法
• 1.非晶态材料的制备原理 • （1）获得非晶态材料的根本条件 • ——足够快的冷却速度，并冷却到材料的再
结晶温度以下。
• （2）制备非晶态材料需解决的两个技术关键：
• 20世纪50年代，Szekely又采用电解法制备出非晶态锗。 • 其后，Tauc等人加以发展，他们用铜板作为阴极，
GeCl4和C3H6（OH）2作为电解液，获得了厚约30微米 的非晶薄层。
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• （4）辉光放电分解法 • 目前用于制备非晶半导体锗和硅最常见的方法。 • 首先是Chittick等人发展起来的。
（a）必须形成分子或原子混乱排列的状态； （b）将热力学亚稳态在一定范围内保存下来，
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。
非晶态合金材料的制备及其性能研究
非晶态合金材料的制备及其性能研究一、引言非晶态合金材料是由金属和非金属元素混合而成的一种特殊材料，具有良好的机械性能、高温稳定性和耐腐蚀性等特点，在航空、航天、电子、汽车等领域得到广泛应用。
本文旨在介绍非晶态合金材料的制备方法及其性能研究进展。
二、非晶态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态合金材料的主要方法之一。
它是通过将高温熔体在短时间内迅速冷却而得到的。
快速凝固法主要有以下几种形式：(1)注射成形注射成形是指将高温合金液体喷射到高速旋转的铜轮上，使其迅速凝固成带状或箭头状的合金带或合金箭头。
(2)薄带法薄带法是将高温合金液体均匀倾倒在旋转的铜轮上，使其形成均匀的薄片状合金带。
薄带法工艺简单，适合生产中小规模、复杂形状的非晶态合金部件。
(3)熔体淬火法熔体淬火法是将高温合金液体放在冷却系统中，在液态状态下急速冷却。
2.物理气相沉积法物理气相沉积（PVD）法是利用大气微压力下的物理气相形成气体离子，进行材料表面修饰或改性的工艺。
PVD法可制备多层复合非晶态合金膜、纳米非晶态合金薄膜等。
3.化学气相沉积法化学气相沉积（CVD）法是以气相反应产生的物质形成与原始气体化学不同的新物质，通过气相化学反应方式形成非晶态合金薄膜。
CVD法优点在于大面积生产高质量、不同形状的非晶态合金膜，同时也可以较好地调节非晶态的成分结构。
三、非晶态合金材料的性能研究1.机械性能非晶态合金材料具有很高的硬度和弹性模量，极高的疲劳极限，强度接近于普通坚硬材料的2倍以上。
非晶态合金的强度与它们的化学成分、制备方式、形状和粒度有关。
2.热稳定性非晶态合金材料具有很好的热稳定性。
其玻璃化转变温度（Tg）相对较高，可达到1000°C以上。
与单一纯金属相比，非晶态合金的热稳定性优越，主要由于结晶的组织失去了。
传统的金属多晶材料在高温时会出现晶粒的长大和变形，而非晶态合金不会发生这种情况，因此其高温稳定性更好。
金属非晶态材料的制备与性能研究
金属非晶态材料的制备与性能研究金属材料一般以其晶态结构为主，但是近年来研究发现，可以通过快速冷却等方式将金属材料制备成非晶态，这种材料拥有优异的物理和化学性能，在材料科学领域中受到了广泛的关注和研究。
本文将从金属非晶态材料的制备和性能两个方面进行阐述。
一、金属非晶态材料的制备制备金属非晶态材料主要有以下几种方法：1.快速冷却法快速冷却法是制备金属非晶态材料的常见方法，通过迅速冷却金属熔体可以有效防止金属晶体的形成，使其保持非晶态结构。
常用的快速冷却方法有水淬法、气体冷却法和电子束冷却法等。
其中，水淬法是最常用的制备金属非晶态材料的方法，其制备过程简单，成本低，适用于多种金属。
2.熔覆法熔覆法是将金属粉末喷涂在基材上，通过高速冷却使其形成非晶态结构的方法。
与快速冷却法相比，熔覆法可以制备出更大尺寸、更薄的金属非晶态材料，并可以在不同基材上进行制备，具有更广泛的应用范围。
3.溅射法溅射法是将金属靶材置于特定气氛下，使靶材表面发生放电等现象，将其表面的原子和分子溅射到基材上形成薄膜，通过改变气氛的成分和压力可以制备出非晶态结构的薄膜。
以上几种方法中，快速冷却法是应用最为广泛的一种制备方法，制备出的金属非晶态材料具有良好的物理性能和化学性能，如高硬度、高弹性模量、高磁导率等。
二、金属非晶态材料的性能研究1.物理性能金属非晶态材料具有良好的物理性质，如高硬度、高抗腐蚀性、高弹性模量等。
其中，硬度是衡量金属材料物理性能的重要参数之一，非晶态金属的硬度一般比同种晶态金属高出两倍以上，这与其无序的结构和局部原子密度有关。
2.化学性能金属非晶态材料的化学性质也是其研究的重点之一。
与晶态材料相比，非晶态材料具有更高的抗腐蚀性和耐磨性，可用于制备各种防腐、耐磨的涂层和薄膜材料。
此外，非晶态材料还具有优异的磁性能，如高饱和磁感、高渗透磁导率等，可用于制备磁性材料、磁传感器等。
3.应用前景金属非晶态材料的应用前景广阔，可用于制备金属基复合材料、纳米材料、磁性材料、防腐材料、耐磨材料等。
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，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。
非晶态金属的制备和应用
非晶态金属的制备和应用金属是一个非常重要的材料，在工业领域扮演着重要的角色。
在过去，金属通常是以晶体的形式出现，然而随着材料科学的发展，非晶态金属逐渐进入人们的视线。
本文将详细介绍非晶态金属的制备和应用。
一、非晶态金属的制备非晶态金属是指金属经过快速冷却（约1百万℃/s）而形成的非晶体。
常见的非晶态金属有Fe-Cr-Mo-C-B系、Ni-Nb-Zr系、Zr-Al-Ni-Cu系等。
这些金属由于其特殊的物理、化学性质，在很多领域都有着广阔的应用前景。
制备非晶态金属的方法有多种，下面列举几种常见的方法：1. 快速凝固法快速凝固法是制备非晶态金属最常用的方法之一，其原理是通过使金属在短时间内迅速冷却，使其在短时间内达到非晶态的状态。
常用的快速凝固方法有单滚轮快速凝固、双滚轮快速凝固、水淬等。
2. 溅射法溅射法是一种利用离子轰击固体材料表面，使其表面材料离开并附着在其他物质表面的方法，其中就包括了非晶态金属。
溅射法制备非晶态金属需要在高真空环境下进行，并在物质表面施加高强度电场或磁场，当材料表面原子被轰击后，由于其较小的表面流动能，往往会形成非晶态结构。
3. 湿化学合成法湿化学合成法是利用溶液中的金属离子，在有机分子的模板作用下通过还原和自组装形成非晶态金属。
该方法具有简便、费用低、适应范围广等优点。
二、非晶态金属的应用非晶态金属在许多领域都有广泛的应用，本文只列举几个应用领域。
1. 功能材料非晶态金属的高硬度、高强度、高韧性等性质，使其成为优秀的功能材料。
其应用领域包括磁性材料、电化学电池、导体、热障涂层等等。
2. 生物医学领域非晶态金属在生物医学领域中应用广泛。
由于其生物相容性好、耐腐蚀性强等优点，在人工骨、人工关节、牙科材料等方面有很大的应用前景。
另外非晶态金属还可以用于生物传感材料。
3. 新能源领域非晶态金属还可以在新能源领域得到广泛应用，如在太阳能电池中作为加工材料，使其具有更高的光转换效率。
此外在锂离子电池领域中，非晶态金属也有所应用。
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。
非晶态合金材料的制备与力学性能研究
非晶态合金材料的制备与力学性能研究非晶态合金是一类具有无定形结构的合金材料，其原子排列没有长程有序的周期性。
由于其特殊的结构和性质，非晶态合金材料在材料科学和工程领域中备受关注。
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几种，包括快速凝固法、高压固化法和表面活性剂法等。
快速凝固法是制备非晶态合金材料最常用的方法之一。
通过将合金原料迅速冷却，使原子无法按照有序排列的方式堆积，从而形成无定形结构。
常见的快速凝固方法有快速淬火和快速凝固液态金属滴法等。
这些方法在实验室和工业生产中广泛应用，制备的非晶态合金材料具有优异的力学性能。
高压固化法是利用高压力将金属原料固化成非晶态合金的方法。
在高压下，金属原子的运动受到限制，无法形成有序的晶体结构。
高压固化法制备的非晶态合金材料具有较高的密度和强度，适用于一些特殊的工程应用。
表面活性剂法是利用表面活性剂在溶液中的作用，调控金属原子在液态中的行为，制备非晶态合金材料。
表面活性剂可以降低金属原子在液态中的表面张力，促进无序堆积。
这种方法制备的非晶态合金材料具有均匀的成分分布和优异的力学性能。
二、非晶态合金材料的力学性能研究非晶态合金材料的力学性能是其应用的关键所在。
因为非晶态合金的特殊结构和无定形性质，其力学性能往往较晶态合金更好。
研究非晶态合金材料的力学性能可以从多个角度入手，包括拉伸、硬度和耐腐蚀性等方面。
在拉伸性能方面，非晶态合金材料通常具有优异的强度和延展性。
这是由于其无定形结构能够阻碍位错和晶界的移动。
研究表明，非晶态合金的断裂应变通常比晶态合金更大，这使得其在工程应用中具有更好的可塑性和韧性。
硬度是衡量材料抵抗硬物压入的能力。
非晶态合金材料通常具有较高的硬度，这是由于其结构缺乏晶格和晶界的强化机制。
硬度测试可以通过如维氏硬度测试和压痕硬度测试等方法来进行，这些测试可以给出非晶态合金材料的硬度值，反映其力学性能。
非晶态合金的制备及结构与性能研究
非晶态合金的制备及结构与性能研究近年来，随着人类对材料科学的深入研究，非晶态合金逐渐成为材料科学界研究的热门领域。
非晶态合金是指由多种金属元素组成，在快速冷却过程中形成的无序非晶态或近非晶态结构材料。
相比晶态金属材料，非晶态合金具有更高的强度、硬度、韧性、抗蚀性等优异性能，受到了广泛的关注和研究。
一、非晶态合金的制备方法目前，制备非晶态合金主要有以下几种方法：1. 快速凝固法此方法是在铜轮式或其他快速凝固设备上，通过快速冷却液态金属而得到非晶态合金的方法。
快速凝固技术的关键在于如何快速降温。
常用的快速凝固方法有液滴冷却、摆动法、快速拉伸法以及堆叠法等。
2. 溅射法利用溅射技术在高真空或惰性气体气氛下，将靶材以高速轰击到基板上形成膜层，即溅射膜。
在适宜的条件下，可以得到非晶态合金溅射膜。
相对于传统方法，溅射法具有简单易行、温度控制方便、成分可控等特点。
3. 电化学沉积法利用电化学原理，将金属离子还原到基板表面，得到非晶态合金材料。
相对于其他方法，电化学沉积法制备的非晶态合金膜层具有良好的纯度和化学均匀性，同时还具有大面积和厚度可控等优点。
二、非晶态合金的结构和性能非晶态合金的结构复杂，包括非晶态和微晶态两种结构。
非晶态结构是由于快速凝固时原子无法形成有序的晶体结构，而形成的无序有序态结构。
微晶态是由于在快速凝固的过程中，由于成分分布不均的原因，局部结晶形成的结构。
非晶态合金具有许多优异的性能：1. 高强度和高硬度非晶态合金材料中的无序结构和微晶结构可以有效阻碍位错的滑移，从而提高材料的机械强度和硬度。
比如一些钛基非晶态合金的强度甚至可以达到普通结晶态钢的两倍。
2. 良好的磁性能非晶态合金因为其独特的内禀磁学特性，在磁学材料和磁信息存储等领域具有广泛的应用前景。
3. 良好的抗蚀性由于非晶态合金的化学成分和表面状态都非常均匀，能形成很好的保护膜，具有良好的耐蚀性。
4. 较强的变形能力由于非晶态合金的内部结构无序，在材料缺口处易于扩散，能够容忍较大的应变，从而具有较高的塑性和韧性。
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。
非晶态金属材料的制备及性能研究
非晶态金属材料的制备及性能研究非晶态金属材料是近年来发展起来的一类新型材料。
相比晶态金属材料，非晶态金属材料具有优异的物理、化学性能。
本文将介绍非晶态金属材料的制备方法及其性能的研究。
一、非晶态金属材料概述非晶态金属材料是指金属原子在特定条件下无法形成有序排列的晶体结构，而呈现出无序的玻璃态结构的金属材料。
相比于晶态金属，非晶态金属材料具有高硬度、高强度、高韧性、低摩擦系数等特性。
因此，非晶态金属材料具有广泛的应用前景，如航空航天、汽车、电子、生物医学等领域。
二、非晶态金属材料的制备方法非晶态金属材料制备主要包括高速凝固法、液相淬火法、气体凝固法、熔融旋转法、机械合金化等。
其中，高速凝固法是制备非晶态金属材料的主要方法。
高速凝固法是将金属熔体超冷却到液态温度以下，并且在极短的时间内（通常是毫秒级别）快速凝固成片状薄带或粉末，从而制备出非晶态金属材料。
高速凝固法制备非晶态金属材料具有工艺简单、操作方便、成本低等优点。
高速凝固法得到的非晶态金属材料可以通过热处理等方法进一步改善材料的性能。
三、非晶态金属材料的性能研究非晶态金属材料的性能包括物理性能、力学性能和化学性能。
物理性能主要包括密度、热膨胀、比热等；力学性能主要包括硬度、弹性模量、塑性等；化学性能主要包括耐腐蚀性能等。
随着非晶态金属材料的研究深入，越来越多的研究表明非晶态金属材料具有良好的力学、物理、化学性能。
例如，张揉摩擦实验表明，非晶态金属材料具有较低的摩擦系数和良好的耐磨性。
T性曲线（应力-应变曲线）的实验结果表明，非晶态金属材料具有较高的强度和较好的韧性。
在高温和低温环境下，非晶态金属材料具有较好的热膨胀性和较低的热膨胀系数，这些特性使得非晶态金属材料可以被用于高温环境下的高强度机械零件的制造。
四、非晶态金属材料的应用前景随着科学技术的不断发展，非晶态金属材料被广泛应用于各个领域。
在制造业中，非晶态金属材料被广泛应用于高强度、轻量化的汽车零部件、航空和航天领域中的结构材料、石油和石化工业中的耐腐蚀材料等领域。
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。
非晶态合金制备及应用研究
非晶态合金制备及应用研究非晶态合金，也叫做无晶态合金或非晶态金属，是指具有非晶态结构（即没有规则排列的晶体结构）的合金。
与晶态合金相比，非晶态合金具有很多优点，如高韧性、高硬度、高耐蚀性、低磨损率等，因此在航空、汽车、电子、生物医学等众多领域得到了广泛的应用。
一、非晶态合金的制备方法目前，制备非晶态合金的主要方法包括快速凝固法和物理气相沉积法两种。
快速凝固法是指在液态合金状态下，将其迅速冷却并凝固成非晶态合金。
具体方法有：1. 熔体冷却法：将液态金属倒入铜轮上，利用轮速快速冷却。
这种方法可以制备出大量长薄带状的非晶态合金材料。
2. 射流凝固法：将液态金属射流喷向冷凝器，利用冷凝器的低温使金属迅速凝固成非晶态合金。
这种方法可以制备出粉末状的非晶态合金材料。
物理气相沉积法是指利用物理气相反应，将气态原料沉积到基板上，形成非晶态合金薄膜。
具体方法有：1. 磁控溅射法：利用磁场将金属靶材表面的原子击发并沉积到基板上，形成非晶态合金薄膜。
2. 分子束外延法：利用高能量的分子束将原子沉积到基板上，形成非晶态合金薄膜。
二、非晶态合金的应用研究目前，非晶态合金已经在多个领域得到广泛的应用。
1. 航空领域：由于非晶态合金具有高强度、高韧性、高耐蚀性等优点，因此在航空领域得到了广泛的应用。
例如，利用非晶态合金制造的飞机零件可使飞机的重量减轻，燃油消耗量降低，从而提高飞机的性能和经济效益。
2. 汽车领域：非晶态合金因具有高硬度、高韧性、高耐蚀性等优点，被广泛应用于汽车发动机、传动系统等零部件的制造。
例如，利用非晶态合金制造的轮胎钢丝可大大提高轮胎的耐磨性和安全性。
3. 电子领域：非晶态合金因具有低磁滞、高导电、高热阻等特点，因此在电子领域得到了广泛的应用。
例如，利用非晶态合金制造的变压器可以使电力变换的效率提高，同时也可以降低能量损失。
4. 生物医学领域：非晶态合金由于具有高生物相容性、低腐蚀性等优点，因此在生物医学领域表现出广泛的应用前景。
非晶态金属的制备方法_61207226
Tsinghua University
3.1 液体极冷技术
3.1.3 雾化法 雾化：通过喷嘴或者高速气流使得液体分散成微小液滴。
非晶态金属纳米线
Scri. Mater. 13, 673 (1979)
Page 7
Nano Lett. 12, 2404 (2012).
Tsinghua University
沉积速度快、基材温升低、对膜层的损伤小
金属、半导体、绝缘体所有材料
薄膜与基片结合较好
E
薄膜纯度高、致密性好、成膜均匀性好
溅射工艺可重复性好，厚度可控
大面积均匀薄膜的溅射
多靶共溅射，不同金属、合金、氧化物混合溅射
易于实现工业化
缺点
形成环状沟槽，靶材利用率低 等离子体不稳定 强磁体材料难以实现低温高速溅射
3.2.1 物理气相沉积
1
1
惰性气体冷凝
纳米晶的制备
n
ps
p
1
2MRT
2
p
1
2MRT
2
---Prof. Herbert Gleiter
Prog. Mater. Sci. 33 (1989) 223-315
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Nano Today 9, 17 (2014).
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阳极
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3.3 电镀
电镀(electron plating)：就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它
金属或合金的过程，是利用电化学反应使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的
工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增
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L DV(T)/ (T)
Nano Lett. 12, 2404 (2012).
L:spinnability length, D:wire diameter, V:spinning velocity Ƞ: viscosity, :surface tension.
四个重要阶段
优点
缺点
反应气体向基体表面扩散 反应气体吸附于基体表面 气相副产物脱离基体表面 反应物覆盖基体表面形成薄膜
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Turnbull D et al. J. Appl. Phys. 21, 804 (1950) and 魏炳波等航空学报12，A214 (1991).
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3.1 液体极冷技术
3.1.3 雾化法 雾化：通过喷嘴或者高速气流使得液体分散成微小液滴。
微米或纳米尺度非晶态金属粉末 非晶态金属纳米线
研究生选修课
材料学院
清华大学
非晶态金属
陈娜
第三章 非晶态金属的制备方法
内容提要：
本章重点介绍非晶态金属的常用制备方法， 以及在制备非晶态金属过程中需要注意的关键因 素。
学习目标：
本章重点掌握非晶态金属的常用制备方法。
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3.1 液体极冷技术
液体极冷或快速凝固（rapid solidification）采用比常规凝固工
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3.2 气相沉积
3.2.1 物理气相沉积 脉冲激光辅助物理气相沉积：脉冲激光气化高分子材料进行薄膜沉积。
Refs: Nat. Mater. 11, 267 (2012);Nat. Mater. 11, 337 (2012) and Nat. Mater. 12,139 (2013).
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3.1 液体极冷技术
3.1.3 雾化法 雾化：通过喷嘴或者高速气流使得液体分散成微小液滴。
非晶态金属纳米线
Scri. Mater. 13, 673 (1979)
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Nano Lett. 12, 2404 (2012).
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沉积速度快、基材温升低、对膜层的损伤小
金属、半导体、绝缘体所有材料
薄膜与基片结合较好
E
薄膜纯度高、致密性好、成膜均匀性好
溅射工艺可重复性好，厚度可控
大面积均匀薄膜的溅射
多靶共溅射，不同金属、合金、氧化物混合溅射
易于实现工业化
缺点
形成环状沟槽，靶材利用率低 等离子体不稳定 强磁体材料难以实现低温高速溅射 Fra bibliotek光辅助原子层沉积
MG thin films Ann. Phys. 19:37 (1934)
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Nanoscale 7, 6607 (2015)
Acta Mater 59, 6433 (2011)
Nanoscale 7, 6607 (2015)
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3.2 气相沉积
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3.1 液体极冷技术
3.1.1 超快极冷
冷却速度 (k/s)
铜模铸造 Die-casting
101~103
熔体甩带
熔体淬灭
Melt-spinning Splat-quenching
105~106
109~1010
激光冷淬 Pulsed laser quenching
3.2 气相沉积
3.2.1 物理气相沉积
物理气相沉积：采用物理方法，将材料源—固体或液体表面气化成气态原子、分子
或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊
功能的薄膜的技术。
真空蒸镀
基体
惰性气体冷凝
溅射
等离子体镀
气态
离子镀 分子束外延
物质输运 能量输运
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3.2 气相沉积
3.2.1 物理气相沉积 磁控溅射：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，
电离出大量的氩离子和电子，氩离子电场下加速撞击靶材表面，轰出靶材原子。磁场
可以束缚电子和氩离子，增强等离子体和电离，同时减少原子到达基板过程中的碰撞。
优点
3.2.1 物理气相沉积
1
1
惰性气体冷凝
纳米晶的制备
n
ps
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1
2MRT
2
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1
2MRT
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---Prof. Herbert Gleiter
Prog. Mater. Sci. 33 (1989) 223-315
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Nano Today 9, 17 (2014).
1012~1013
电流脉冲 Electric plusequenching
1013~1014
Dc
1~10
(mm)
0.003~0.1
3×10-5~10-4
10-6~3×10-5 10-7~3×10-6
Dc 2
10 Rc
单质非晶态金属
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Ta MG, Nature 512 (2014) 177. Tsinghua University
3.1 液体极冷技术
3.1.2 深过冷快速凝固 深过冷：通过避免或消除异质晶核，同时抑制均质形核使液体金属获得常规凝固条件
下难以达到的过冷度。
熔剂包覆法：去除异质核心
Turnbull: Tmax 0.2Tm
悬浮凝固法：去除异质核心
Pd43Ni10Cu27P20 BMG
Philos. Mag. A 82,1207 (2002).
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3.2 气相沉积
3.2.2 化学气相沉积
化学气相沉积(chemical vapor deposition)：一种气相生长方法，它是把
一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气
相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜或涂层的工艺技术。
艺快得多的冷却速度，使得金属或合金熔体以极快的冷却速度由液体转变 为固体的过程。 铜辊甩带和铜模铸造法 1960年，Duwez等制备首例Au-Si非晶态金属条带。Nature 187:869 (1960)
冷速可达106k/s
首次报道液体急冷结构、形貌、大小的变化规律
激活了非晶态金属领域