第4章 非晶材料制备技术
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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。
4
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
13
4. 非晶态材料结构模型
由于目前还不能唯一并精确的确定非晶固体中原子的三 维排列情况，故只能采用模型方法勾画可能的原子排布，然 后将由模型得出的性质与实验比较，再据此修改模型，最终 确定非晶固体的组成，并由建立的模型来讨论非晶态固体的 微观结构。我们在此只介绍几种简单流行的结构模型。
微晶模型 微晶模型的基本思想是：大多数原子与其最近邻原子的
2
2 ．非晶微观结构上的特征
（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；
8
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。
<2
>200,000 <2×10-6
560
80
10
在电子信息领域，随着计算机、网络和通讯技术的迅速发展， 对小尺寸、轻重量、高可靠性和低噪音的开关电源和网络接 口设备的需求日益增长、要求越来越高。例如，为了减小体 积，计算机开关电源的工作频率已经从20kHz提高到500kHz； 为了实现CPU的低电压大电流供电方式，采用磁放大器稳定 输出电压； 为了消除各种噪音，采用抑制线路自生干扰的尖 峰抑制器，以及抑制传导干扰的共模和差模扼流圈。因此， 在开关电源和接口设备中增加了大量高频磁性器件，而非晶 合金在此大有用武之地。
（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）
3
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。
的四面体和八面体，四面体多（86.2%）、八面体少（15.8%）， 这是非晶态结构的重要特征. （3）非晶态结构中四面体有错列型和相掩型2种排列方式，据此进行的 理 论计算与实验测得的径向分布函数非常接近。
下图给出Bernal 多面体及2种四面体错列型和相掩型排列方式。
15
(b)
(a)
(a)
(c)
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。
6
安德逊
范弗莱克
（Philip Warren Anderson, 1923- ） （John Hasbrouck Van Vleck, 1899-1980）
在电子防窃系统中，早期利用钴基非晶窄带的谐波式防盗标
签在图书馆中获得了大量应用。最近利用铁镍基非晶带材的
声磁式防盗标签克服了谐波式防盗标签误报警率高、检测区
窄等缺点，应用市场已经扩展到超级市场。可以预见，随开
放式服务方式的发展，作为防盗防伪的非晶合金带材和丝材
的应用会急剧增长。
11
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。
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
莫特 （Nevill Francis Mott, 1905-）
Baidu Nhomakorabea
1977年度诺贝尔物理学奖。
7
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。
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。
12
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。
此外，还有采用玻璃化温度与物质的升华焓变ΔHm的经 验公式来判断合金形成玻璃能力的参数：
ΔTo/To液= （To液－T液）/ To液 式中T液为液相温度，To液为理想溶液的液相温度，可表示为
To液= (ΔHfA ·TAm)/（ΔHfA－Rln (1-X) TAm） 式中ΔHfA 、TAm分别为溶剂的熔化焓和熔点，X为溶质的摩尔 分数。这个值越大越易形成玻璃态。
（高弹性极限）、高耐磨损性等； 2) 物理特性：高透磁率、高电阻率、耐放射线特性等； 3) 化学性能：高耐腐蚀性、高催化活性 4) 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；
5
3．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。
(b)
(e) (d)
(2)
(1)
Bernal（贝尔纳）多面体及2种四面体错列型和相掩型排列方式
16
5. 非晶态固体的形成规律
（1）热力学规律 我们知道，制备非晶态固体就是防止结晶的过程。从
热力学来看，物质所处状态的稳定性，决定于热力学位能， 而对于晶态和非晶态之间的变化，影响热力学位能的主要 因素是混乱的变化引起的熵变。由于非晶态的混乱度大于 晶态，其自由能也就较高，换言之，非晶态属于亚稳定态。 对于非晶态，从固态到液态，一般没有明显的熔化温度， 存在一个玻璃化温度Tg。一般定义玻璃化温度Tg为粘度相 当于1013泊时的温度，这时位形熵最小，几乎为零。因此只 有当熔体冷却温度在玻璃化温度时，非晶态才趋于稳定。 为防止结晶发生，一般要求熔体的过冷度ΔT（ΔT=Tm－Tg, Tm为热力学熔点，即粘度接近于零时的温度）要小。
其特征是：
（1）各向同性相互作用的同种离子在二维空间紧密排列时，总是得到规 则排列的“晶体”，只有在三维空间中才能做无规排列，其具有极
大
的短程密度； （2）无规密堆模型可以看作是由四面体、八面体、三角柱（可附3个半
八面体）、Archimedes (阿基米德 )反棱柱（可附2个半八面体）以 及四角十二面体等（常称Bernal 多面体）组成。如果计算其组成 中
第四章 非晶态固体及 其制备技术
1．概论
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
钴基非晶
应用
磁放大器高 频变压器扼 流圈脉冲变 压器饱和电 抗器
饱和磁感(T)
0.6-0.8
矫顽力(A/m)
<2
最大磁导率 磁致伸缩系数 居里温度(℃)
>200,000 <1×10-6
> 300
电阻率(mW-cm)
130
铁基纳米晶
磁放大器高 频变压器扼 流圈脉冲变 压器饱和电 抗器互感器
1.25
9
非晶纳米晶带材的典型性能及主要应用领域
性能指标
铁基非晶
铁镍基 非晶
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)
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
磁屏蔽防 盗标签
0.77 <2 >200,000 15×10-6 360 130
18
（2）动力学规律
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。
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”。
相对位置与晶体情形完全相同，这些原子组成一百至数百 nm的晶粒。长程有序性消失主要是因为这些微晶取向杂乱、 无规的原因。
14
硬球无规堆积模型
建立该模型的做法是将一定容器中装入钢球，用石蜡类物质固定钢
球之间的相对位置，然后测量出各球心的坐标，确定堆积密度，由此建
立了硬球无规堆积模型（Model of dense random packing of hard spheres RDPGS）。
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；
17
实践上，经常将无机化合物的Tg作纵坐标、Tm作横坐标， 对画成一直线，当直线Tg/Tm=2/3，形成非晶态的冷却速度相 当于102℃/s，如用此冷凝速度，在直线上方的物质容易形成 非晶态，在直线下方的物质则难以形成非晶态；若Tg/Tm=1/2， 则要使该直线上方的物质形成非晶态，冷却速度要不小于 103~105℃/s。
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。
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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
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4. 非晶态材料结构模型
由于目前还不能唯一并精确的确定非晶固体中原子的三 维排列情况，故只能采用模型方法勾画可能的原子排布，然 后将由模型得出的性质与实验比较，再据此修改模型，最终 确定非晶固体的组成，并由建立的模型来讨论非晶态固体的 微观结构。我们在此只介绍几种简单流行的结构模型。
微晶模型 微晶模型的基本思想是：大多数原子与其最近邻原子的
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2 ．非晶微观结构上的特征
（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；
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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。
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>200,000 <2×10-6
560
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在电子信息领域，随着计算机、网络和通讯技术的迅速发展， 对小尺寸、轻重量、高可靠性和低噪音的开关电源和网络接 口设备的需求日益增长、要求越来越高。例如，为了减小体 积，计算机开关电源的工作频率已经从20kHz提高到500kHz； 为了实现CPU的低电压大电流供电方式，采用磁放大器稳定 输出电压； 为了消除各种噪音，采用抑制线路自生干扰的尖 峰抑制器，以及抑制传导干扰的共模和差模扼流圈。因此， 在开关电源和接口设备中增加了大量高频磁性器件，而非晶 合金在此大有用武之地。
（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）
3
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。
的四面体和八面体，四面体多（86.2%）、八面体少（15.8%）， 这是非晶态结构的重要特征. （3）非晶态结构中四面体有错列型和相掩型2种排列方式，据此进行的 理 论计算与实验测得的径向分布函数非常接近。
下图给出Bernal 多面体及2种四面体错列型和相掩型排列方式。
15
(b)
(a)
(a)
(c)
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。
6
安德逊
范弗莱克
（Philip Warren Anderson, 1923- ） （John Hasbrouck Van Vleck, 1899-1980）
在电子防窃系统中，早期利用钴基非晶窄带的谐波式防盗标
签在图书馆中获得了大量应用。最近利用铁镍基非晶带材的
声磁式防盗标签克服了谐波式防盗标签误报警率高、检测区
窄等缺点，应用市场已经扩展到超级市场。可以预见，随开
放式服务方式的发展，作为防盗防伪的非晶合金带材和丝材
的应用会急剧增长。
11
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。
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
莫特 （Nevill Francis Mott, 1905-）
Baidu Nhomakorabea
1977年度诺贝尔物理学奖。
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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。
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。
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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。
此外，还有采用玻璃化温度与物质的升华焓变ΔHm的经 验公式来判断合金形成玻璃能力的参数：
ΔTo/To液= （To液－T液）/ To液 式中T液为液相温度，To液为理想溶液的液相温度，可表示为
To液= (ΔHfA ·TAm)/（ΔHfA－Rln (1-X) TAm） 式中ΔHfA 、TAm分别为溶剂的熔化焓和熔点，X为溶质的摩尔 分数。这个值越大越易形成玻璃态。
（高弹性极限）、高耐磨损性等； 2) 物理特性：高透磁率、高电阻率、耐放射线特性等； 3) 化学性能：高耐腐蚀性、高催化活性 4) 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；
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3．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。
(b)
(e) (d)
(2)
(1)
Bernal（贝尔纳）多面体及2种四面体错列型和相掩型排列方式
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5. 非晶态固体的形成规律
（1）热力学规律 我们知道，制备非晶态固体就是防止结晶的过程。从
热力学来看，物质所处状态的稳定性，决定于热力学位能， 而对于晶态和非晶态之间的变化，影响热力学位能的主要 因素是混乱的变化引起的熵变。由于非晶态的混乱度大于 晶态，其自由能也就较高，换言之，非晶态属于亚稳定态。 对于非晶态，从固态到液态，一般没有明显的熔化温度， 存在一个玻璃化温度Tg。一般定义玻璃化温度Tg为粘度相 当于1013泊时的温度，这时位形熵最小，几乎为零。因此只 有当熔体冷却温度在玻璃化温度时，非晶态才趋于稳定。 为防止结晶发生，一般要求熔体的过冷度ΔT（ΔT=Tm－Tg, Tm为热力学熔点，即粘度接近于零时的温度）要小。
其特征是：
（1）各向同性相互作用的同种离子在二维空间紧密排列时，总是得到规 则排列的“晶体”，只有在三维空间中才能做无规排列，其具有极
大
的短程密度； （2）无规密堆模型可以看作是由四面体、八面体、三角柱（可附3个半
八面体）、Archimedes (阿基米德 )反棱柱（可附2个半八面体）以 及四角十二面体等（常称Bernal 多面体）组成。如果计算其组成 中
第四章 非晶态固体及 其制备技术
1．概论
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
钴基非晶
应用
磁放大器高 频变压器扼 流圈脉冲变 压器饱和电 抗器
饱和磁感(T)
0.6-0.8
矫顽力(A/m)
<2
最大磁导率 磁致伸缩系数 居里温度(℃)
>200,000 <1×10-6
> 300
电阻率(mW-cm)
130
铁基纳米晶
磁放大器高 频变压器扼 流圈脉冲变 压器饱和电 抗器互感器
1.25
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非晶纳米晶带材的典型性能及主要应用领域
性能指标
铁基非晶
铁镍基 非晶
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)
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
磁屏蔽防 盗标签
0.77 <2 >200,000 15×10-6 360 130
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（2）动力学规律
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。
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”。
相对位置与晶体情形完全相同，这些原子组成一百至数百 nm的晶粒。长程有序性消失主要是因为这些微晶取向杂乱、 无规的原因。
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硬球无规堆积模型
建立该模型的做法是将一定容器中装入钢球，用石蜡类物质固定钢
球之间的相对位置，然后测量出各球心的坐标，确定堆积密度，由此建
立了硬球无规堆积模型（Model of dense random packing of hard spheres RDPGS）。
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；
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实践上，经常将无机化合物的Tg作纵坐标、Tm作横坐标， 对画成一直线，当直线Tg/Tm=2/3，形成非晶态的冷却速度相 当于102℃/s，如用此冷凝速度，在直线上方的物质容易形成 非晶态，在直线下方的物质则难以形成非晶态；若Tg/Tm=1/2， 则要使该直线上方的物质形成非晶态，冷却速度要不小于 103~105℃/s。