非晶态合金
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。
非晶合金特点
非晶合金特点
非晶合金，也称为玻璃态合金，是一类具有非晶结构的金属材料。
它们的特点主要体现在以下几个方面：
1. 非晶结构：非晶合金的最显著特点是其原子结构没有长程有序的晶体结构，而是呈现出无规则的、类似于液体的原子排列方式。
这使得非晶合金具有类似玻璃的脆性。
2. 优异的机械性能：非晶合金具有高的强度和硬度，以及良好的韧性。
这是因为它们的微观结构决定了材料在受到外力时，原子间的滑动受到限制，从而抵抗变形的能力强。
3. 耐腐蚀性：非晶合金通常具有良好的耐腐蚀性，这是因为它们的无定形结构不容易形成原电池，从而减少了腐蚀的发生。
4. 独特的热性能：非晶合金具有较宽的熔点范围，有时甚至表现出超塑性，即在特定条件下，材料在高温下可以发生显著的塑性变形而不断裂。
5. 良好的电磁性能：非晶合金通常具有优异的磁性能，如铁磁性或顺磁性，这使得它们在电子、电器领域有广泛的应用。
6. 易加工性：虽然非晶合金硬度高，但它们可以通过热处理和加工技术进行成型加工，如铸造、锻造、挤压和轧制等。
7. 轻质：非晶合金的密度通常较低，这对于航空航天、汽车制造等要求减轻自重的行业来说是一个重要的优势。
非晶合金的这些特点使它们在许多领域都有广泛的应用，如电机、变压器、录音磁头、高速切削工具、汽车发动机部件等。
随着材料科
学的发展，非晶合金的应用范围还将进一步扩大。
第七章 非晶态合金
2 具有良好的加工性能，如在非晶转变 温度附近，某些非晶合金具有超塑性。 3 具有更为优良的抗腐蚀性及化学催化 性能。大块非晶合金抗多种介质腐蚀能 力均有显著提高，因此可在一些更为恶 劣的环境下长期使用。 4 具有更为优良的软磁、硬磁以及独特 的膨胀特性等物理性能。
2倍于钛合金 高比强度、高比模量
在功能结构材料方面的应用
用于舰船等要求高强度和高耐腐蚀结构件
400
Specific Tensile Strength /MPa
1
4
Crossion Rates/ g.m .d
300
AZ91C-T6 RSPAZ91 Mg87.5Cu5Y7.5 Mg70Ca10Al20
-1
3
Mg70Ca10Al20 AZ91C-T6
作业： 思考非晶态合金还有哪些应用领域。
-2
200
2
100
1
0
101ຫໍສະໝຸດ (a)(b)Mg-Ca-Al和Mg-Cu-Y块体非晶与几种商业化Mg基合金的(a)比抗拉 强度和(b)抗腐蚀性的比较
在军工方面做为穿甲弹材料已列 入美国国防部研究计划
Fe基非晶合金
非晶合金的特性
① 非晶合金具有比普通金属更高的 强度。 ② 非晶态合金因其结构呈长程无序， 故在物理性能上与晶态合金不同， 显示出异常情况。 ③ 非晶合金比普通金属具有更强的 耐化学腐蚀能力。
非晶态的形成
抑制熔体中的形核和长大，保持液态结构
使非晶态亚稳结构在一定温度范围内保持
稳定，不向晶态转化
在晶态固体中引入或造成无序，使晶态转
变为非晶态
非晶态固体的形成
液态可以以 两种完全不
同的方式固化：
一是不连续到晶
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。
非晶态合金(Amorphous_Alloys)
Pd-Cu-Ni-P
Pd-Ni-Fe-P
Pd-Cu-B-Si
Ti-Ni-Cu-Sn
Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)
Fe-(Nb,Mo)-(Al,Ga)-(P,B,Si)
Co-(Al,Ga)-(P,B,Si)
化学成分：组元间电负性与原子尺寸相差越大(10%~ 20%), 越容易形成非晶态。因而过度族金属或贵金属 与类金属 (B、C、N、Si、P)、稀土金属与过度族金属、后 过度族金属与前过度族金属组成的合金易于形成非晶.
Al-Y-M合金 非晶形成的成
分范围
Al-Y相图
熔点和玻璃化温度之差T ： T =Tm-Tg ，T越小， 形成非晶倾向越大。 因而，成分位于共晶 点附近的合金易于形 成非晶.
非晶态
晶 体 与 非 晶 体 的 结 构
晶体与非晶体的
结构
非
晶
体
晶 体
Computer simulation of the disordered atomic structure of a three-component metallic glass
从液态金属冷却凝固过程中粘度和体积的变化见，当
非晶中的切变带
含有晶相的复相组织
三、非晶态合金的结构
非晶态合金的结构与液态金属结构相似，原子排列没
有长程的对称性和周期性，这已为X衍射实验所证实,
非晶体在透射电镜下的
衍射花样由较宽的晕和
弥散环组成。在非晶态
合金中，没有晶界、位
错等晶态合金所特有的
晶格缺陷。
非晶合金衍射花样
非晶态合金——制造航天引擎的新材料
非晶态合金——制造航天引擎的新材料非晶态合金，指的是金属原子成分不规则、具有类似玻璃的非晶结构的金属材料。
与传统的晶态合金相比，非晶态合金具有更高的硬度、韧性和耐腐蚀性等优异性能。
这种材料有很大的应用潜力，尤其是在航空、航天等领域中。
本文将从多个角度分析非晶态合金在航天引擎制造中的应用前景。
一、非晶态合金的优异性能非晶态合金具有以下优异性能，这使得它在航天引擎制造中十分有用：1.高硬度：非晶态合金具有非常高的硬度，主要是因为它们具有很高的熔点和升华温度，并且可以完全避免微晶产生。
这意味着它可以承受更高的压力和温度。
2.高韧性：非晶态合金具有高韧性和抗裂纹扩展的能力。
这种材料可以减少疲劳问题，并提高航天引擎的寿命。
3.耐腐蚀性：因为非晶态合金具有高淬火能力，所以它们非常耐腐蚀。
这在对抗化学反应和环境因素中是至关重要的。
4.良好的导电性和导热性：由于非晶态合金结构的无序性，有助于形成短程有序，在导热性方面表现良好。
而且其电导率比某些晶态合金高出很多。
二、非晶态合金在航天引擎制造中的应用由于其优异的性能，非晶态合金在航天引擎制造中有很广泛的应用。
特别是在燃气轮机和火箭发动机中，非晶态合金材料已经得到广泛应用，并被证明是有效的选择。
以下是几种非晶态合金在航天引擎制造中的应用：1.作为燃烧室材料：非晶态合金可以承受非常高的温度、压力和化学腐蚀，所以它可以被用来制造燃烧室件。
这些部件需要在极端的状态下工作，非晶态合金可以承受这些压力，寿命也比普通材料长得多。
2.作为导弹翼身材料：导弹对翼身材料的要求非常高，尤其是在极速飞行状态下。
非晶态合金的高硬度、良好的导热性和导电性使其成为导弹的先进材料选择。
3.作为推进器材料：在航天发动机和火箭发动机的推进系统中，非晶态合金材料可以承受飞行时的高温高压冲击。
非晶态合金可以很好地满足这些要求。
4.作为锻造模具材料：非晶态合金材料具有较高的强度和硬度，可以在制造锻造模具时提高模具的耐用性和使用寿命。
2024年非晶合金市场发展现状
2024年非晶合金市场发展现状引言非晶合金（Amorphous Alloy），也被称为非晶态金属或叠层非晶态合金，是一种具有非晶态结构的金属材料。
相比传统的晶态金属材料，非晶合金具有更高的硬度、强度和耐蚀性，同时具备较低的磁导率和电阻率。
这些特性使得非晶合金在众多领域中得到了广泛应用，并在市场上展现出良好的发展潜力。
市场概况非晶合金市场在过去几年中实现了稳定的增长。
根据研究数据，预计在未来的几年内，非晶合金市场将保持相对稳定的增长率。
其主要驱动因素包括可持续发展要求、新能源技术的发展以及汽车行业的推动。
应用领域电子与电气领域在电子与电气领域，非晶合金被广泛应用于电感器、变压器和电机等关键设备中。
非晶合金具有低磁滞和低损耗的特性，使得其成为高性能电子器件的首选材料。
汽车行业汽车行业是非晶合金市场的主要应用领域之一。
非晶合金制品被广泛应用于制动系统、转向系统和发动机等关键部件中。
由于其高强度和耐腐蚀性，非晶合金能够提供更高的安全性和可靠性。
节能与环保非晶合金在节能与环保领域也有着广泛的应用。
例如，在节能照明领域，非晶合金材料可以用于制造高亮度的LED灯具。
此外，非晶合金还可以应用于太阳能电池板、节能玻璃和节能建筑材料等。
其他领域除了以上应用领域外，非晶合金还可以广泛应用于航空航天、化工和医疗器械等领域。
例如，非晶合金可以用于制造轻量化的飞机结构件、耐腐蚀的化学装置和高刚性的手术工具。
市场竞争格局目前，非晶合金市场存在着一定程度的竞争。
主要的竞争对手包括国内外的大中型企业，如科思创（COSCRYSTAL）、HITACHI等。
这些企业在非晶合金材料的研发、生产和销售方面具有一定的优势。
发展趋势技术创新随着科学技术的不断进步，非晶合金市场将继续受益于技术创新。
例如，研究人员正在努力开发新型非晶合金材料，以提高其性能和应用范围。
绿色环保在当前环保意识日益增强的背景下，非晶合金市场将朝着绿色环保方向发展。
研究人员将致力于研发更加环保的生产工艺，并推动非晶合金在可再生能源和节能领域的应用。
非晶合金_精品文档
1. 成核速率
IV
I H0 V
IVHE
均相成核速率：
I H0 V
NV0
exp
1.229 Tr2Tr3
杂质引起的成核速率：
IVHE
AV NS0
exp
1.229 Tr2Tr3
f
2. 晶体生长速率
f
a0
1
exp
H fM Tr RTΒιβλιοθήκη f为界面上生长点与总质点之比
ΔHfM为摩尔分子熔化热
❖ 长程有序和短程有序
晶体：长程、短程均有序； 非晶体：长程无序，短程有序
❖ 单晶体、多晶体、微晶体和非晶体
按照晶粒的大小，固体的层次：单晶体（雪花）、 多晶体（金属，晶体内部有序）、微晶体（小晶体）、 纳米晶体和非晶体。晶体有熔点，非晶态无熔点， 是一个范围。
❖ 非晶态的定义
非晶态材料，顾名思义，就是指非结晶状态的材 料。它是对高温熔液以每秒10万摄氏度的超急冷方法 使其凝固因而来不及结晶而形成的，这时在材料内部 原子作不规则排列，因而产生了晶态材料所没有的性 能。无序，是象液体一样，互相积压，互相靠近，而 不是体心、面心之类。
形象描述： 什么是非晶态材料？ 固态的液体！ 冻着的液体！
❖ 非晶固体的原子类似液体原子的排列状态，但它与液体 又有不同：
✓ 液体分子很易滑动，粘滞系数很小；非晶固体分子 是不能滑动的，粘滞系数约为液体的1014倍，它具有 很大的刚性与固定形状。
✓ 液体原子随机排列，除局部结构起伏外，几乎是完 全无序混乱；非晶排列无序并不是完全混乱，而是 破坏了长程有序的周期性和平移对称性，形成一种 有缺陷的、不完整的有序，即最近邻或局域短程有 序（在小于几个原子间距的区间内保持着位形和组 分的某些有序特征）。
非晶态合金
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非晶态合金
3.分类
研究表明，这种三元合金形成非晶态要比对应的二元合 金容易得多。
此外，IVB和VIB族金属与类金属也可以形成非晶态合 金，其中类金属元素的含量一般在15％~30％(原子百分 比)。如TiSi15~20，(W，Mo)70Si20B10， Ti50Nb35Si15，Re(铼) 65Si35，W60Ir(铱)20B20等。
无序密堆硬球模型是由贝尔纳提出，用于研究 液态金属的结构。贝尔纳发现无序密堆结构仅由五 种不同的多面体组成，如图4-3，称为贝尔纳多非晶态合金
4.非晶态合金的结构
在无序密堆硬球模型中，这些多面体作不规则 的但又是连续的堆积，该模型所得出的双体分布函 数与实验结果定性相符，但细节上也存在误差。随 机网络模型的基本出发点是保持最近原子的键长、 键角关系基本恒定，以满足化学键的要求。该模型 的径向分布函数与实验结果符合得很好。
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非晶态合金
4.非晶态合金的结构
为了进一步了解非晶态的结构，通常在理论 上把非晶态材料中原子的排列情况模型化，其模 型归纳起来可分两大类。一类是不连续模型，如 微晶模型，聚集团模型；另一类是连续模型，如 连续无规网络模型，硬球无规密堆模型等。
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非晶态合金
4.非晶态合金的结构
VL/V= πISU3t4/3
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非晶态合金
5. 非晶态固体的形成规律
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
5.非晶态合金
组元间电负性及原子尺寸相差越大 (10 ％
~20 ％ ) ，越容易形成非晶态。在相图上，
成分位于共晶点附近的合金，其 Tm一般较
低，即液相可以保持到较低温度，而同时
其玻璃化温度 Tg 随溶质原子浓度的增加而
增加，令T = Tm-Tg，T随溶质原子的增
加而减小，有利于非晶态的形成。
合金非晶态的形成倾向与稳定性通常 用 ΔT ＝ Tm － Tg 或 ΔTx ＝ Tx － Tg 来描述，其
5.2 非晶态材料的制备
5.2.1 非晶态形成条件 原则上，所有的金属熔体都可以通过急 冷制成非晶体。也就是说，只要冷却速度足 够快，使熔体中原子来不及作规则排列就完 成凝固过程，即可形成非晶态金属。但实际 上，要使一种材料非晶化，还得考虑材料本 身的内在因素，主要是材料的成分及各组元 的化学本质。如大多数纯金属即使在106K／s 的冷速下也无法非晶化，而在目前的冷却条 件下，已制成了许多非晶态合金。
• 非晶态金属为什么具有比晶态金属更优良的性能呢？
• 可能与非晶态结构的特点有关。在非晶态合金中，合金成 分的分布及结构是无规则的，因而也是十分均匀的，没有 偏析、晶界、位错等缺陷，是一种完全各向同性的材料。
非晶态合金的结构表征
• 分析原理： • 研究非晶态材料结构所用的实验技术目前主要沿用分析晶 体结构的方法，其中最直接、最有效的方法是通过散射来 研究非晶态材料中原子的排列状况。由散射实验测得散射 强度的空间分布，再计算出原子的径向分布函数，然后， 由径向分布函数求出最近邻原子数及最近原子间距离等参 数，依照这些参数，描述原子排列情况及材料的结构。
非晶体基本特征
（4）由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随 温度变化的连续性
玻璃体由熔融状态冷却转变为机械固态，或者加热相反转 变过程，其物理化学性质的变化是连续的。
非晶合金
14
• 金属玻璃在高于晶化温度Tc退火时，由于热激活的 能量增大，非晶合金克服稳定化转变势垒，转变成 自由能更低的晶态。 • 晶化中金属玻璃的结构变化较大，一般涉及原子长 程扩散，所需激活能比发生结构弛豫时高。晶化中 发生相应的结构变化，合金许多性质也会产生较大 的变化。
晶化热处理
15
• 非晶晶化结晶与凝固结晶类似，也是一个形核和长 大的过程。
第六讲 非晶合金
Amorphous Alloy
1
主要内容
非晶态合金的发展
非晶态合金的结构
非晶态合金的性能
非晶态合金的制备 非晶态合金的应用
2
• 自然界中各种物质按不同物理状态可分为有序结构 和无序结构两大类。
• 晶体为典型有序结构，气体、液体以及非晶态固体 都属于无序结构。
• 人们最先认识的非晶固体是玻璃等非金属物质，所 以玻璃在一定程度上成为非晶材料的代名词。
13
• 金属玻璃结构亚稳性不仅包括温度达到Tc以上发生 的晶化，还包括低温加热时发生的结构弛豫。 • 在低于晶化温度Tc下退火时，合金内部原子的相对 位置会发生较小变化，合金密度增加，应力减小， 能量降低，使金属玻璃的结构逐步接近有序度较高 的“理想玻璃”结构，这种结构变化称为结构弛豫 。 • 发生结构弛豫的同时，非晶合金的密度、比热、粘 度、电阻、弹性模量等性质也会产生相应变化。
晶化是固态反应过程，受原子在固相中的扩散支 配，所以晶化速度没有凝固结晶快。 非晶比熔体在结构上更接近晶态，晶化形核时作 为主要阻力的界面能比凝固时固液界面能小，因 而形核率很高，非晶合金晶化后晶粒十分细小。 实际快速凝固中，形成非晶同时也可能形成一些 细小的晶粒，它们在非晶晶化时可作为非均匀形 核媒质。此外，非晶中的夹杂物、自由表面等都 可使晶化以非均匀形核方式进行。
5.非晶态合金20190401
而形成非晶态，将这种热力学上的亚稳态保存下来冷却到玻璃态转变温度以 下而不向晶态转变。
临界冷却速度 纯金属：108 K/s 合 金：106 K/s
M-P (M=Fe,Co,Ni,Ru)
次亚磷酸盐
影响因素：
（1）组成影响:
表4 Ru-B／ZrO2对环己烯和苯加氢活性转化率/% 表5 Ru-B／ZrO2对含CS2的环己烯加氢活性
类金属含量、添加第三种组分
（2）制备方法影响
表6 不同催化剂的乙腈加氢活性选择性比较
金属和还原剂、高分子物质等
18.大块非晶态合金 成分特点：（1）系统由三个以上组元组成 （2）各组元原子尺寸比大于12％ （3）主要组元之间应有较大负混合热 制备工艺：悬浮熔炼、深过冷加液淬、高压模铸 经验准则： 混乱原则：？？ Inoue经验规律：大块合金三条规则 Size原则：？？ Senkov准则：各组元原子浓度与原子半径关系 电子浓度（e/a）准则：合金系中成分不同若干金属具有相同电子浓度
（4）光学性能：光学特性受金属原子的电子状态支配。 例如：某些非晶态金属其特殊的电子状态具有十分优异的对太阳光吸收 能力；非晶态金属具有良好的抗辐射(中子、Y射线等)能力。
14. 非晶态合金催化作用
(1) 催化剂类型：
表1 NiP和NiB合金上的烯烃加氢速度
一类：Ⅷ族过渡金属-类合金
实例：Ni-P、Co-B-Bi
第四类
非晶态合金
1.定义
某些金属或合金在特殊条件下呈类似于普通玻璃的非晶态结构。非晶态合金 又称为“金属玻璃”。形成：以极高的速度使熔融状态的合金冷却，凝固后 的合金呈玻璃态，是一种亚稳态结构。
非晶态合金的研究及应用
非晶态合金的研究及应用近年来，非晶态合金的研究和应用逐渐受到关注。
非晶态合金又称为块体非晶态合金或无定形合金，是指没有晶体结构的金属合金。
非晶态合金由贵金属、铁系、镍系、铜系、锆系、铝系等多种元素组成，能够在一定条件下形成无晶体结构的合金，呈现出优异的物理和化学性质。
本文将从非晶态合金的特性、制备方法、应用领域等方面进行详细地探讨。
一、非晶态合金的特性非晶态合金的最大特点就是其无晶体结构，具有广泛的元素组合和可调变的物理和化学性质。
与传统的晶态合金相比，其具有以下特点：1.高硬度非晶态合金具有非常高的硬度，比传统的晶体硬度高出数倍。
这是由于非晶态合金中具有一定的结构杂质，这些杂质可以阻碍晶体的生长，使得合金中的原子排列更加紧密，从而提高了硬度。
2.高弹性模量非晶态合金具有非常高的弹性模量，比传统的晶体高出两倍以上。
这是由于非晶态合金中的原子排列更加紧密，具有更高的密度和刚度。
3.高耐腐蚀性非晶态合金中，原子间的距离比晶体长，使得合金具有优异的耐腐蚀性。
此外，由于非晶态合金的表面能较低，也就很难被化学物质侵蚀。
4.磁学性能优异非晶态合金在磁学方面表现出了明显的优异性能，可以在低温下展现出高的磁导率和低的饱和磁化强度。
而且，在磁性材料中，非晶态合金可以拥有更好的韧性和塑性，可以使磁性材料在弯曲或拉伸时仍然保持其磁学性能。
二、非晶态合金的制备方法目前，非晶态合金的制备较为广泛的方法有：1.射频磁控溅射法这是一种制备非晶态合金的常用方法，通常使用真空蒸发法，将合金颗粒高速喷射到基底上形成非晶态合金。
2.快速凝固法快速凝固法通常用于制备比较轻的物质，该方法的主要机理是通过快速加热和急速冷却来形成非晶态合金。
其中，最常见的方法是溅射高温合金成分，在基底上形成非晶态合金。
3.熔体卷材法这一方法的主要原理是通过快速凝固和微区材料分离来制备非晶态合金，通常需要使用高压高温条件。
三、非晶态合金的应用领域由于非晶态合金具有优异的物理和化学性质，自问世以来就被广泛应用于各个领域。
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。
非晶态合金性能与应用课件
非晶态合金具有优异的导热性和绝缘性，这使得它在电子封装领域具有广泛的应用。例如，非晶态合金可以作为电子设备的散热器，有效地将电子元件产生的热量传导出去，保持电子设备的稳定运行。此外，由于其良好的绝缘性能，非晶态合金也可以用作电子元件的绝缘材料，提高电子设备的电气性能中主要应用于制造高性能的发动机零部件，如气缸套和曲轴等，以提高发动机的性能和寿命。
特性
非晶态合金的形成需要快速冷却，以避免原子或分子形成有序的晶体结构。
常见的制备方法包括气相沉积、溅射、熔融纺丝等。
制备方法
形成
历史
非晶态合金的研究始于20世纪30年代，但直到20世纪70年代才开始受到广泛关注。
发展
近年来，随着材料科学和工程技术的不断进步，非晶态合金的应用领域不断扩大，成为新材料领域的研究热点。
抗疲劳性能
尽管非晶态合金的韧性较低，但它们在冲击和振动作用下仍能保持较好的稳定性。
韧性
非晶态合金具有较高的强度和塑性，这使得它们在结构材料和功能材料等领域有潜在应用。
强度与塑性
非晶态合金的热稳定性较差，在温度升高时容易发生晶化，导致其性能下降。
热稳定性
非晶态合金的热膨胀系数较低，这使得它们在高温环境下具有较好的尺寸稳定性。
要点一
要点二
详细描述
非晶态合金具有高强度、高硬度和良好的耐磨性等特点，这使得它在制造高性能的发动机零部件方面具有优势。例如，使用非晶态合金制造的气缸套和曲轴等部件具有更长的使用寿命和更好的耐磨性能，可以提高发动机的效率和可靠性。此外，非晶态合金的制造工艺简单，成本较低，也有利于降低汽车制造成本。
总结词
02
CHAPTER
非晶态合金的性能
非晶态合金通常具有较高的磁导率和较低的矫顽力，使其在磁记录、变压器和传感器等领域具有广泛应用。
非晶态合金的物理性质及应用
非晶态合金的物理性质及应用非晶态合金是指由多种金属或半金属元素组成的无序或几乎无序的固态合金。
与晶态合金相比，非晶态合金具有许多独特的物理性质和应用价值。
本文将探讨非晶态合金的物理性质及应用。
1.非晶态合金的特点晶态合金的原子排列呈现规则排列，而非晶态合金的原子排列呈现几乎无序的“玻璃状”结构。
这种几乎无序的结构使得非晶态合金具有以下几个特点：(1)高硬度。
非晶态合金中原子之间的距离极短，而且没有晶界或者晶界数量很少，故硬度较高。
(2)高的强度和延展性。
非晶态合金中没有晶界，其内部缺陷很少，因此其强度和延展性也很高。
(3)优异的防腐性。
对于一些化学物质和电化学作用都具有很强的抵抗能力，保护作为材料制成的物品自然不易受到腐蚀。
(4)低的磁滞损耗。
非晶态合金的微观组织结构，其磁性在磁场中的变化过程中能够消耗较少的能量，避免了磁滞损耗。
(5)低的体积变形。
在温度、压力和时间等作用下，非晶态合金的体积变形小，具有低的膨胀系数。
2.非晶态合金的应用(1)记忆合金记忆合金是一种非晶态合金，具有形状记忆和超弹性等特性。
它能够根据自身的内部结构记住之前的形状，并在它被激活时重新回到这个形状。
由于其形状记忆性和超弹性，记忆合金被广泛应用于医疗器械、机器人、军事等领域。
(2)导热材料非晶态合金具有较高的热导率，并且热膨胀系数很小，所以非晶态合金常被用作导热材料。
在高级电子和计算机芯片制造过程中，非晶态合金被用来制造电子封装，其热传导性能更好，有助于降低温度。
(3)弹簧材料因其硬度高、强度高和延展性高等性质，非晶态合金可以用作制造弹簧材料。
在高速列车、机器人和航天器等领域，非晶态合金被应用于制造高速弹簧，以保证它们的长期正常工作。
(4)磁性材料非晶态合金具有磁阻抗效应和磁记录性能，并且它们通常具有低磁滞损耗和低交流电阻。
因此，非晶态合金被广泛应用于磁性存储器、变压器、电源和其他电子元件。
3.总结非晶态合金作为一种新型材料，在高端技术领域的应用越来越广泛。
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通过蒸发、溅射、电解等方法使金属原子凝聚或沉 积而成。
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
非晶态金属合金的电沉积有两大优点 : 首先从实 用的角度，这些合全都具有较高的机械强度和硬 度，优异的磁性能，较好的耐腐蚀能力和电催化 活性。
二层含义： 成分均匀性。 在非晶态金属形成过程中， 无晶体那样的异相、析出物、偏析以及其他成分起伏
（3）热力学不稳定性 体系自由能较高，有转变为晶态的倾向
三、非晶态金属的结构特点 2、非晶态金属结构模型
非晶态合金
（1）微晶模型
认为非晶态材料是由“晶粒”非常细小的微晶粒组成。 微晶模型用于描述非晶态结构中原子排列情况还存在 许多问题，使人们逐渐对其持否定态度。
7.2 非晶态结构模型
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
1、非晶态的形成条件
原则上，所有金属熔体都可以通过急冷制成非晶 体。也就是说，只要冷却速度足够快．使熔体中原 子来不及作规则排列就完成凝固过程，即可形成非 晶态金属。
制备非晶态材料必须解决两个关键问题：
一是必须形成原子（或分子）混乱排列的状态
二是将这种热力学上的亚稳态在一定温度范围 内保存下来，使之不向晶态转变
（2）原子尺寸差别 原子尺度增加则非晶态合金形成倾向和稳定性增加
五、非晶态金属性能特点及应用
非晶态合金
1、力学性能
非晶态合金的硬度、强度、韧性和耐磨性明显高于普 通钢铁材料。铁基和镍基非晶态金属的抗张强度可达 4000MPa 左右，镍基的非晶也可达到 3500MPa 左右，都 比晶态钢丝材料高。非晶态合金的延伸率一般较低， 但其韧性很好，压缩变形时，压缩率可达 40％，轧制 压率可达 50％以上而不产生裂纹；弯曲时可以弯至很 小曲率半径而不折断。
其次在理论意义上，合金的电沉积往往属于异常 共沉积或诱导共沉积的类型。
(4)化学镀法
利用激光，离子注入、喷镀、爆炸成型等方法使 材料结构无序化。
已广泛应用于制造各种特殊的功能材料。
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
3、影响非晶态合金形成的几个因素
（1）合金中类金属的含量
随类金属含量的增加，非晶态合金的形成倾向和稳 定性提高
五、非晶态金属性能特点及应用
非晶态合金
（2）催化性能
非晶态金属表面能高，可连续改变成分，具有明 显的催化性能。
(3)贮氢性能
4、光学性能 金属材料的光学特性受其金属原于的电子状态所
支配，某些非晶态金属由于其特殊的电子状态面具 有十分优异的对太阳光能的吸收能力。
非晶态金属具有良好的抗辐射 (中子、Y射线等)能 力，
（2）拓扑无序模型
该模型认为非晶态结构的主要特征是原子排列的混 乱和随机性，强调结构的无序性，而把短程有序看 作是无规堆积时附带产生的结果。
三、非晶态金属的结构特点
非晶态合金
此模型对于描述非晶态材料的真实结构还远远不够 准确。但目前用其解释非晶态材料的某些特性如弹 性，磁性等，还是取得了一定的成功。
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
过冷液体 液体
玻璃态
比
热
晶态
容
Tg
Tm
温度
7-3 液态金属凝固时比热容的变化
对纯金属而言，临界冷速一般为108 K/s,而合金106 K /s
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
2、非晶态金属的制备方法
制备原理 ：使液态金属以大于临界冷却速度急速冷 却，使结晶过程受阻而形成非晶态；将这种热力学 上的亚稳态保存下来冷却到玻璃态转变温度以下而 不向晶态转变。
这类非晶态合金主要是含Zr
（2）金属＋类金属型非晶态合金
这类非晶态合金主要是由过渡金属与 B或和P等类金属 组成的二元或三元，甚至多元的非晶态合金
二、非晶态金属的发展历史
非晶态合金
1、非晶态金属的发展简史
1934年 德国人克雷默采用蒸发沉积法首先发现了附着 在玻璃冷基底上的非晶态金属膜
1959～1960年间 真正标志着非晶态金属的诞生 1960年 提出非经态金属具有铁磁性，1965年被证实 1971年 非晶态合金首次进入市场 1980年 非晶态金属作为催化剂开展了大量研究
五、非晶态金属性能特点及应用
非晶态合金
2、软磁特性 无序 不存在磁晶各向异性
易于磁化
没有位错、晶界等缺陷 磁导率、饱和磁感应强 度高；矫顽力低，损耗小
是理想的软磁材料。
3、化学性能 （1）耐蚀性
非晶态合金的耐蚀性主要是由于生产过程中的快冷，导致扩散来 不及进行，所以不存在第二相，组织均匀；其无序结构中不存在 晶界，位错等缺陷；非晶态合金本身活性很高能够在表面迅速形 成均匀的钝化膜，阻止内部进一步腐蚀。目前对耐蚀性能研究较 多印是铁基、镍基、钴基非晶态台金，其中大都含有铬。
（1）骤冷法
基本原理：先将金属或合金加热熔融成液态，然 后通过各种不同的途径使它们以 105～108 K/s的高 速冷却，致使液态金属的无序结构得以保存下来 而形成非晶态。
采用此法制备的非晶态合金通常具有高强度、高硬 度、高耐蚀性和其它优异的电磁性能。
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
（2）化学还原法
第七章 非晶态合金
?非晶态合金的分类 ?非晶态金属的发展历史 ?非晶态金属的结构特点 ?非晶态金属的制备 ?非晶态金属性能特点及应用
一、非晶态金属合金的分类
非晶态合金
非晶态合金统称为“金属玻璃”。以极高的速度使熔融状 态的合金冷却，凝固后的合金呈玻璃态，即长程无序状态。
可分为两大类： （1）金属＋金属型非晶态合金
六、常见的非晶态合金
非晶态合金
1） 过渡族金属与类金属元素形成的合金
主要包括 VII B，VIII B族及IB族元素与类金属元素形 成的合金，如 Pd 80Si20，Au 75Si25，Fe80B20，Pt 75P25等， 合金中类金属元素的含量一般在 13％—25％（原子百 分比）。但近年也发现了一些类金属元素含量可在一 定范围内变化的非晶态合金，如 NiB31-34，CoB 17-41， PtSb 34-36.5等。在这类合金基础上可加入一种或多种元 素形成三元甚至多元合金，如在 Pd 80P20中加入Ni，形 成Pd 40Ni40P20。研究表明，这种三元合金形成非晶态 要比对应的二元合金容易得多。 此外，IVB和VIB族 金属与类金属也可以形成非晶态合金。如 TiSi 15-20等。
2、我国非晶态金属材料的发展现状
三、非晶态金属的结构特点
ห้องสมุดไป่ตู้
非晶态合金
1、非晶态金属的结构 （1）内部原子排列短程有序而长程无序 主要特点
7-1 气体、液体和固体的原子分布函数
三、非晶态金属的结构特点
非晶态合金
(2)均匀性 显著特点
一层含义： 结构均匀、各向同性 ，它是单相无定形 结构，没有象晶体那样的结构缺陷，如晶界、孪晶、 晶格缺陷、位错、层错等。