第六章 非晶态材料的制备
非晶态材料的制备及其性能研究
非晶态材料的制备及其性能研究非晶态材料，也叫无定形态材料，是指没有长程有序结构的固体材料。
相比晶态材料，它的纹理不规则、没有明确的晶格结构，因此具有很多独特的性质。
近年来，随着人们对材料性能的无限追求，非晶态材料成为了材料科学领域的一大研究热点，早已不再是理论学术概念，而成为了一种有着巨大市场应用前景的新型材料。
1. 非晶态材料的制备方法及技术传统的制备非晶态材料的方法有两种：一是迅速冷却，又称快速凝固，简单来说，就是将熔融的金属材料在短短几毫秒的时间内迅速冷却到室温。
这种方法可分为单滴冷却法和薄带连续冷却法两种。
其中，单滴冷却法是指用高速旋转的加热器将熔融的金属材料快速的喷至散热水中，实现热量快速释放。
由于淬火速度非常快，凝固时进一步形成的超冷液态，不会复化成晶体，从而形成非晶态。
而薄带连续冷却法则是将熔融金属材料浇注在旋转的宽短滚筒上，通过传热的方式来形成非晶态材料片。
另外，还有一种制备非晶态材料的方法叫化学合成法，它是一种通过化学方法来制备非晶态材料的方法。
这种方法把金属离子和配体分子号召聚在一起，形成液膜，并且通过合适的合成方法来促进分子、离子间的分散和组合。
自20世纪80年代以来，溅射技术，离子激发法、激光加热技术、等离子体喷射技术、反应性电弧气相沉积等方法，使非晶体材料的制备技术一步步向前，使新一代的非晶态材料得以得到更好的制备，使得对非晶材料的分析、构建和探索进入更广泛的领域。
2. 非晶材料是如何改变电子、声波等传输性质的？非晶材料一般表现出强烈的非线性特性，并且具有广阔的透明窗口，这使它们成为超快和频率倍增光学、光电学领域的重要材料。
低维非晶材料的电子和声子结构与传统晶体不同，特别是在近似伦敦极限的的高压和温度条件下，本质上的非晶态态可以被压制并进一步优化。
非晶态可以大幅改善传输性能，从而提高制造和应用中的效能。
3. 非晶态材料在实际应用中有哪些优势？a. 硬度大：晶态材料的硬度主要取决于其晶格结构，而非晶态材料无明确的晶格结构，更加致密，所以其硬度理论上更高。
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“大分子”发生解聚作用。使得氧的比值增大，开始出现非桥氧，使硅 氧网络发生断裂。而碱金属离子处于非桥氧附近的网穴中，形成了碱 硅酸盐玻璃。若在碱硅二元玻璃中加入CaO，可使玻璃的结构和性质 发生明显的改善，获得具有优良性能的钠钙硅玻璃。
硼酸盐玻璃：B2O3玻璃由硼氧三角体[BO3]组成，其中含有三角体
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（2）非晶态半导体材料
（a）四面体配置的非晶态半导体，如非晶Si和Ge； （b）硫系非晶态半导体，主要成分是周期表中的硫系； （c）玻璃态半导体，硫系非晶态半导体通过加热-冷却过
程中发生晶态-非晶态的可逆转变。
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（3）非晶态超导体
关于非晶态超导体的研究可以追溯到20世纪50年代。 1975年以后，采用液体金属急冷法制备了多种具有超导
15
（4）超导电性
目前，Tc最高的合金类超导体是Nb3Ge，Tc=23.2K。但， 超导合金较脆，不易加工成磁体和传输导体。
一些非晶态合金的超导转变温度
第6章非晶态材料的制备
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三、非晶态的形成
刀具方面的应用。
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在（中2性）盐抗溶腐液蚀和性酸性溶液中，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。
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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。
非晶态材料的制备及其特性与应用
非晶态材料的制备及其特性与应用随着人类科技的不断进步，材料科学也在不断地发展和更新，而非晶态材料就是其中之一。
非晶态材料是一种新型材料，其具有许多独特的物理和化学性质，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍非晶态材料的制备方法、特性和应用。
一、非晶态材料的制备非晶态材料（amorphous）可以理解为一种没有长程有序结构的材料，其结构是类似于未定型玻璃的随机分子排布。
目前，制备非晶态材料的方法主要有以下几种：1. 溅射法溅射法是利用高能离子轰击固体表面的原理，将固态材料弹射出来后，在气相当中沉积下来形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料，粒径小、质量均一。
2. 快速冷却法快速冷却法也称为淬火法，是将材料熔融后，以极快的速度（大于10^5 K/s）冷却，从而形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料具有优异的热稳定性和力学性能，适用于制备金属、合金和非晶态氧化物。
3. 液相冷却法液相冷却法是通过将材料熔化后，将其快速冷却到玻璃态，然后将玻璃态材料破碎成为微小颗粒。
这种方法制备出的非晶态材料，因其微小粒径和高比表面积，表现出极好的光催化活性。
二、非晶态材料的特性1. 非晶态材料具有高硬度和高强度，能承受较大的压力和拉伸。
2. 非晶态材料具有优良的耐磨性，适用于制造摩擦部件。
3. 非晶态材料较纯晶态材料具有更好的耐腐蚀性，可应用于化学和电子领域。
4. 非晶态材料在高温环境下表现出领先于晶体材料的耐腐蚀性和高温稳定性。
5. 非晶态材料具有优异的磁性和电学性质，适用于制造传感器和记录设备。
三、非晶态材料的应用1. 材料领域非晶态材料适用于制造多种材料，例如玻璃、金属和聚合物。
非晶态材料的制造成本较低、加工成形能力强，并且可以制造出复杂的外形。
2. 能源领域非晶态材料的应用在能源领域开始被越来越重视。
非晶态材料制成的太阳能电池具有响应时间短、转化效率高等优点。
3. 生物技术非晶态材料的应用在生物医学领域中，特别是在生物诊断和治疗方面。
非晶态材料的结构与制备技术
非晶态材料的结构与制备技术非晶态材料，也被称为玻璃态材料，是一种具有无定型结构的物质。
其原子排列无规律，没有长程有序性，与晶态材料相比，非晶态材料具有独特的性质和应用。
本文将分别从结构和制备两个方面探讨非晶态材料的相关知识。
一、非晶态材料的结构非晶态材料的结构是无序的，原子之间没有规则的排列方式。
相对于晶态材料，非晶态材料在微观层面上更加复杂，并且充满了缺陷。
但是，这种无序的结构为非晶态材料赋予了一些特殊的性质。
首先，非晶态材料的原子密度分布不均匀，这导致了其具有均匀的光学性质。
相比之下，晶态材料具有周期性的原子排列，其光学性质则具有很强的方向性。
这一特性使得非晶态材料在光学器件方面有着广泛的应用，比如光纤和太阳能电池等。
其次，非晶态材料的无序结构使其热膨胀系数较低。
晶态材料由于其周期性结构，其在温度变化时会发生体积的变化，导致热膨胀系数较高。
而非晶态材料不存在周期性结构，因此不受温度影响的程度较小。
这一特性为非晶态材料在高温环境下的应用提供了可能性，如高温陶瓷和耐火材料等。
另外，非晶态材料具有优异的力学性能。
其无序的结构使得原子之间的相互作用变得复杂，增加了材料的韧性和抗剪切能力。
这使非晶态材料成为一种理想的结构材料，用于制备坚固耐用的构件，如飞机零件和汽车零件等。
二、非晶态材料的制备技术非晶态材料的制备技术主要有几种，包括快速淬火、溅射和化学气相沉积等。
快速淬火是一种常用的非晶态材料制备技术。
通过将高温熔融的金属快速冷却，可以使其变为非晶态。
这是由于快速冷却过程中原子无法充分重新排列，形成有序结构，而保持了无定型的非晶态结构。
快速淬火技术广泛应用于非晶态合金和非晶态玻璃的制备中。
溅射也是一种常见的非晶态材料制备技术。
通过将靶材表面的原子击打出来，形成薄膜沉积在基材上。
溅射过程中的高能量撞击使得产生的薄膜具有非晶态结构。
溅射技术广泛应用于薄膜材料的制备，如导电薄膜和光学薄膜等。
化学气相沉积也可以制备非晶态材料。
第六章非晶态材料的制备
第六章非晶态材料的制备非晶态材料是一种特殊的材料，其结构没有周期性的重复单元。
相比于晶态材料，非晶态材料具有更高的硬度、强度和韧性，并且具有较低的电阻率和光反射率。
因此，非晶态材料被广泛应用于电子、光学、磁性和结构材料等领域。
非晶态材料的制备方法有多种，下面将介绍其中的几种常用方法。
1.熔融冷却法：熔融冷却法是最常用的非晶态材料制备方法之一、通过将材料加热至高温状态，然后迅速冷却，使原子无法排列成有序的晶体结构，从而形成非晶态结构。
常见的熔融冷却方法包括快速凝固法、射频溅射法和脉冲激光沉积法等。
2.溅射法：溅射法是一种常用的非晶态材料制备方法。
通过将材料放置在溅射装置中，加入适量的惰性气体，然后通过施加高电压或射频功率，使阳极材料形成离子，从而在材料表面形成非晶态薄层。
3.电化学沉积法：电化学沉积法是一种利用电化学反应制备非晶态材料的方法。
通过将材料浸泡在含有金属离子的溶液中，然后通过施加电压或电流，使金属离子在材料表面电沉积，从而形成非晶态结构。
4.溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种通过溶胶和凝胶过程制备非晶态材料的方法。
溶胶是材料的液体溶液，凝胶是材料的固体凝胶体。
通过适当控制溶胶和凝胶的浓度和温度，以及加入适量的络合剂和表面活性剂，可以形成均匀分散的溶胶体系，使材料在非晶态结构条件下凝胶。
5.软模板法：软模板法是一种利用有机分子作为模板制备非晶态材料的方法。
通过将有机分子溶液浸涂在基底上，在溶剂挥发的过程中，有机分子会形成一种有序排列的结构，然后利用热处理或化学反应将有机分子转化为非晶态材料。
以上是几种常用的非晶态材料制备方法，不同的方法适用于不同的材料和应用需求。
随着材料科学和制备技术的不断发展和创新，未来还会有更多的非晶态材料制备方法被发现和应用。
非晶态材料的制备方法的研究和改进将有助于提高材料的性能和应用范围，推动材料科学和工程领域的进步。
非晶态材料的制备课件
20世纪末至今
随着科技的发展，非晶态 材料的应用领域不断扩大 ，成为材料科学领域的重 要分支。
02
非晶态材料的制备方法
气相沉积法
物理气相沉积法
利用物理方法（如真空蒸发、溅射等 ）将材料从固态转化为气态，然后沉 积在基底上形成非晶态薄膜。
化学气相沉积法
通过化学反应将气态前驱体转化为非 晶态材料，通常需要在较高的温度和 压力下进行。
燃料电池
非晶态材料可以作为燃料电池的电极材料，提高 电极的催化活性和稳定性。
储能电池
非晶态材料具有较高的能量密度和快速的充放电 能力，可用于制造高能电池。
在电子信息领域的应用
集成电路
非晶态材料具有优良的导电性和稳定性，可以用于制造集成电路 中的金属导线。
电子器件
非晶态材料可以用于制造电子器件的电极和半导体层，提高器件性 能和稳定性。
绿色可持续发展
在非晶态材料的制备过程中，需要关 注环保和可持续发展，开发低能耗、 低污染的制备方法，以实现绿色生产 。
THANKS
感谢观看
非晶态材料内部原子排列相对较 为规整，存在一定的短程有序结 构，这使得非晶态材料具有一定
的物理和化学性能。
无明显的界面
非晶态材料内部原子排列较为连 续，没有明显的界面或晶界存在 ，这使得非晶态材料在某些方面
具有更好的性能。
04
非晶态材料的应用前景
在新能源领域的应用
太阳能电池
非晶态材料可以用于制造高效、低成本的太阳能 电池，提高光电转换效率。
非晶态材料的应用领域
01
02
03
机械工程
用于制造耐磨、耐腐蚀的 零部件，如轴承、齿轮等 。
电子工程
用于制造电子元器件，如 非晶态金属薄膜、非晶态 半导体等。
非晶态材料的制备及性能优化研究
非晶态材料的制备及性能优化研究非晶态材料是指没有规则的晶体结构，具有高密度、优异的力学性能、化学稳定性和良好的机械加工性能。
其应用涵盖了电子、光学、生物医学等诸多领域。
传统的制备方法往往需要高温高压条件，成本高、难度大，并且容易造成结晶缺陷影响性能。
因此，研究非晶态材料的制备及性能优化至关重要。
1.非晶态材料制备方法研究一、溶剂热法溶剂热法是利用有机溶剂的高温高压条件使溶液中的原子或分子构成非晶态或亚晶态结构的方法。
在高温高压条件下，原子或分子能够快速扩散，形成无序的非晶态结构。
该方法具有制备非晶态材料容易、高效、成本低廉等优点。
二、快速凝固法快速凝固法是利用快速冷却的方式使金属液体以高于熔点的速度凝固而形成非晶态结构的方法。
一般采用快速凝固的工艺，如溅射、电弧等方法，使金属液体在高温高压的条件下快速凝固，达到制备非晶态材料的效果。
该方法具有制备过程无需高温高压、制备过程可控等优点。
三、离子注入法离子注入法是将离子注入到晶体金属中，造成其原子排列的紊乱，从而形成非晶态结构的方法。
离子注入可以使金属固溶体中的局部原子受到点阵畸变、微位移、空位形成等影响而形成非晶态结构。
具有制备过程简便、能量消耗小等优点。
2.非晶态材料性能优化的研究一、化学持续性的研究非晶态材料具有高度的化学稳定性，但是在特定的化学环境下也可能发生位移，从而影响材料的性质。
近些年，研究人员利用化学特性的优点，并通过改变材料的成分、制备工艺以及晶格结构等方法，从化学持久性角度出发寻找提高材料韧性的策略。
二、机械性能的研究非晶态材料的力学性能与金属之间密切相关。
利用各种实验手段研究非晶态材料的力学性质，如光学显微术、X射线衍射、TEM、AFM等，研究材料的特性与微观结构。
三、晶格改造的研究非晶态材料的晶格结构、晶体形态、形态和电流密度关系等都对其力学性能产生影响。
通过改变非晶态材料的结构特性和晶格结构，能够实现材料性能的优化。
四、化学反应的研究非晶态材料具有较好的化学反应特性，而对于金属元素、化学反应条件和材料合适性等，不同的化学反应策略也会产生不同的结果，通过化学合成不同的非晶态材料，可以进一步探究各种化学反应条件、策略的优劣及影响因素等方面，并为其持续进一步的研究奠定了基础。
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。
非晶态材料的制备与研究进展
非晶态材料的制备与研究进展非晶态材料是指无序结构的金属、合金、陶瓷、聚合物等材料，也称为非晶合金、非晶陶瓷、非晶聚合物等。
与传统的晶体材料相比，非晶态材料具有独特的物理、化学性能，例如高硬度、高韧性、高弹性模量、低磁滞损耗等。
由于这些特性，非晶态材料在电子、化工、磁性、能源等领域有着广泛的应用和研究价值。
本文将介绍非晶态材料的制备方法和研究进展。
一、非晶态材料的制备方法非晶态材料的制备方法包括几种基本方法：快速凝固法、溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、高压方法等。
其中，快速凝固法是最常用的方法之一。
快速凝固法又称为淬火法或快速凝固淬火法。
该方法的关键在于“快速”，即使物质在熔融的状态下以极快的速度冷却，可以形成非晶态。
其主要原理是通过快速冷却抑制原子的有序排列，以形成无序结构。
快速凝固法中最常用的技术是毛细管铸造（spin casting）、单向凝固（unidirectional solidification）和三辊式轧制（three-roll mill）。
毛细管铸造主要是将铜轮（铜圆柱）等材料熔化后，在高速旋转的铜轮上斜着流动，由于冷却速度极快，从而形成非晶态材料。
溅射法是将目标材料置于真空室中，通过气体放电及离子轰击达到脱离目标材料的目的。
被离子轰击的目标材料脱离后，将沉积在表面的离子及原子进行深层交换，形成非晶结晶。
化学气相沉积法是在高温和真空条件下将单质或化合物输入到沉积室中，在沉积室中经过化学反应和热反应得到所需的薄膜。
二、非晶态材料的研究进展随着材料科学的发展，非晶态材料的研究也得到了迅速发展。
目前，非晶态材料的研究重点主要是在材料力学性能、磁性、光学性能、防腐性、耐高温性等方面。
1. 材料力学性能非晶态金属材料相比于晶态材料具有更高的硬度和韧性，因此在减震、液压缓冲、磨损等领域具有更好的应用前景。
近年来，人们开始对非晶态金属材料的力学性能进行系统研究，例如压缩、拉伸、切削和疲劳等基本工程性能指标。
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。
非晶态材料的性质与制备技术
非晶态材料的性质与制备技术随着科技的不断进步，人类对材料科学研究的需求越来越迫切。
非晶态材料作为一种新型的材料，在材料科学领域快速发展，备受工程师和科学家们的关注。
相对于晶态材料，非晶态材料有着更为优异的力学性能和化学性质，这些优异的性质使得非晶态材料具有广泛的应用前景。
因此，本文将主要介绍非晶态材料的性质与制备技术。
一、非晶态材料的概述非晶态材料又称为非晶态合金，是指没有固定的晶体结构，形态为无定形的一类材料。
它以高密度、高硬度、强韧性和高耐腐蚀性等优异性能而著称。
非晶态材料的结构与晶态材料不同，不受晶粒大小和晶界影响，因此可以在材料的相同成分之间得到不同的结构和性能。
目前，非晶态材料已经在航空航天、电子电工、汽车工业等领域得到了广泛的应用，高强度、超塑性和高温抗疲劳性等优异性能已经成为制约材料性能的重要因素之一。
二、非晶态材料的性质1.高硬度：非晶态材料的硬度非常高，可以达到10GPa以上。
这是由于非晶态材料结构无序，没有滑动面，断裂面没有晶界的影响。
2.高韧性：非晶态材料的韧性优异，可达到所使用材料中最高的数值。
3.高强度：非晶态材料的强度非常高，可达到晶态材料的几倍甚至几十倍。
由于没有晶界和滑动面的影响，非晶态材料在载荷时的变形非常小，抵抗塑性变形的程度很高。
4.高温稳定性：非晶态材料的化学稳定性和热稳定性都很高，可以承受极高的温度和化学腐蚀。
5.优异的磁学性能：非晶态材料对磁性材料有出色的性能。
非晶态合金的饱和磁感应强度很高，超高频的磁导率十分低。
三、非晶态材料的制备技术非晶态材料的制备过程是将暂态液态合金快速冷却至玻璃化区域的过程。
目前，非晶态材料主要有以下几种制备方法。
1.快速凝固方法：快速凝固法是指通过高温和快速冷却的技术，将液态合金直接冷却到无定形区。
其中，溅射法和熔覆法是常用的快速凝固法。
2.高压制备法：高压制备法是指在高压环境下制备非晶态材料的方法。
高压条件下，原子之间的相互作用远大于热运动，因此可以制备出无定形结构的材料。
第6章非晶态材料的制备
第6章非晶态材料的制备非晶态材料是一种具有非晶结构的材料，也被称为玻璃态材料。
它的原子排列方式与晶体不同，没有长程的周期性结构。
非晶态材料具有许多独特的性质和应用领域，如高硬度、高强度、高弹性、高热稳定性等。
制备非晶态材料的方法包括快速凝固、物理蒸发、溶胶-凝胶法等。
快速凝固是一种常用的制备非晶态材料的方法。
通过将材料迅速冷却，使其无法形成晶体结构。
这可以通过多种方式实现，如快速凝固薄膜、快速凝固合金、液体金属冷却等。
快速凝固可以改变原子的运动方式，使晶化过程受到限制，从而得到非晶态材料。
一种常用的方法是将材料熔化后迅速冷却，形成非晶态材料。
这种方法适用于许多金属和合金，如铝、铁、镍、钛等。
物理蒸发是制备非晶态材料的另一种方法。
该方法通过将材料加热到蒸发温度，使其以原子或分子形式进入气相，然后在衬底上重新凝结。
在准分子束蒸发和分子束蒸发等特殊条件下，可以得到非晶态薄膜。
这种方法适用于具有高蒸发温度的材料，如硅、锗、碳等。
溶胶-凝胶法是一种制备非晶态材料的化学方法。
该方法通过将材料溶解在溶剂中，形成胶体溶液，然后通过适当的处理使溶胶凝胶化并形成凝胶。
通过控制处理条件，可以将凝胶转化为非晶态材料。
这种方法适用于许多无机材料和有机材料，如二氧化硅、二氧化钛、聚合物等。
除了上述方法，还有其他制备非晶态材料的方法，如等离子体喷雾沉积、分子束外延等。
这些方法在不同材料和应用领域具有独特的优势和局限性。
制备非晶态材料的关键是控制材料的冷却速率和结晶过程。
适当的冷却速率可以抑制晶体的形成，并使材料保持非晶态。
总之，非晶态材料的制备涉及多种方法，其中快速凝固、物理蒸发和溶胶-凝胶法是常用的方法。
通过控制处理条件和冷却速率，可以制备出具有特殊性质和应用潜力的非晶态材料。
未来，随着材料制备技术的不断发展，我们有望实现更多种类非晶态材料的制备和应用。
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。
非晶态材料的制备与应用研究
非晶态材料的制备与应用研究非晶态材料是指没有长程有序结构的材料，其原子排列方式呈现一定的无规则性。
这种材料具有良好的力学性能、导电性能、磁性能、化学稳定性以及较强的可塑性，由于其突出的特性引起了广泛的研究与应用。
本文将从非晶态材料的制备、性能以及应用等方面进行深入探讨。
一、非晶态材料的制备非晶态材料制备的方法主要有液态淬火法和物理气相沉积法。
1. 液态淬火法液态淬火法是一种将高温合金液态迅速冷却至非常低温的方法。
该方法通常使用金属熔体，使其迅速冷却至玻璃态或非晶态。
液态淬火法主要通过改变冷却速度、合金成分以及熔体深度来调整非晶态合金的形成。
其中，快速加热和淬火是实现材料非晶化的主要方式。
2. 物理气相沉积法物理气相沉积法采用一个时控制的气氛，通过使金属材料加热并蒸发，将气体沉积到基体表面，从而形成非晶态材料。
其中，控制沉积速率和温度是实现非晶态材料形成的重要因素。
这种方法在制备大量材料时需要预留更多的时间，但相对而言，可以获得更均匀的厚度和更高的组织结晶度。
二、非晶态材料的性能非晶态材料具有较高的强度和硬度，比传统多晶材料具有更高的抗蚀性和弹性模量。
同时，非晶态材料具有更好的磁性，在磁铁、传感器以及储能系统的应用中具有广泛的应用价值。
此外，由于非晶态材料工艺的柔韧性和可调节性，其在导电性、光学、热学和化学反应等领域也被广泛应用。
三、非晶态材料的应用1. 导电性非晶态材料由于其良好的导电性能，被广泛用于半导体行业。
在晶体管、光电设备以及集成电路的制造中，非晶态材料可以起到重要的支撑作用。
此外，在锂离子电池、LED以及平板显示器等领域也具有很广泛的应用。
2. 光学非晶态材料在光学行业的应用也备受关注。
比如，在高速光纤通信领域，使用纤维光缆作为资讯传输主线，其中利用的光纤芯线材料就是非晶态材料，其优异的透光性可保证数据传输的高速和低噪音性。
3. 磁性目前，非晶态材料在磁性行业的应用中已越发广泛。
一般而言，传统的铁磁性材料的磁性受温度影响较大，而非晶态材料的磁性比铁磁性材料更高。
非晶态材料的研究和制备
非晶态材料的研究和制备近年来，非晶态材料在材料科学领域中逐渐崭露头角。
因其具有优异的物理和化学性能，而受到广泛关注和研究。
本文将从非晶态材料的基本概念、性质、制备方法等方面进行探讨，希望能为广大读者提供一些参考信息。
一、非晶态材料的基本概念1.1 定义非晶态材料（Amorphous Material）在结构上不具有周期性，而且具有玻璃样的外观和性质。
它的原子和分子的排列方式没有长程的周期性，其结构呈现出无序给予的状态。
1.2 特点由于非晶态材料的微观结构呈现出无序排列的状态，因此其内部结构具有高度的复杂性和多样性，具有以下几个特点：①具有高度物理随机性；②易于形成混合物；③具有较好的化学纯度；④具有较强的成分均匀性。
1.3 分类根据其结构和材质特性的不同，非晶态材料可以分为以下几类：①无定形合金：主要由金属和非金属原子构成，具有良好的耐热、耐腐蚀等性能；②非晶态碳材料：主要成分为纯碳或石墨烯，具有高硬度、高强度、高热导率等性能；③非晶态半导体材料：主要用于制备电子器件、光学器件等，如非晶硅、非晶锗等。
二、非晶态材料的性质非晶态材料具有一些非常特殊的物理和化学性质：2.1 物理性质非晶态材料的物理性质一般与其晶体态的性质有很大的不同。
其中几种具有代表性的性质如下：①酶解温度低：采用物理方法制备的非晶态材料酶解温度往往比晶态材料低；②硬度高：非晶态材料有无定形结构的特点，因此具有比晶态材料更高的硬度；③玻璃化：非晶态材料呈现出类似于玻璃的外观和性质，而且具有良好的光学性能和透明度；④磁性：许多金属类的非晶态材料均具有较强的磁性。
2.2 化学性质非晶态材料的化学性质主要与材料的成分和微观结构有关。
其中几种具有代表性的性质如下：①耐腐蚀性高：在同样的氧化条件下，在非晶态铁中，铁会被破坏的速度要比在晶态铁中快10倍以上；②碳热还原反应中的晶化现象：非晶态碳材料在高温下可以转变为晶体结构，从而影响其性能；③耐高温：在高温下，非晶态材料呈现出高度的稳定性和高温下的耐蚀性。
非晶材料的制备与控制
非晶材料的制备与控制非晶材料是一种特殊的材料，其结构不具备长程有序性，具有无定型的特点。
非晶材料具有许多独特的物理和化学性质，广泛应用于光学、电器、磁性等领域。
非晶状态的材料可以通过多种方法制备和控制，下面将详细介绍。
首先是熔融快速冷却法，这是非晶材料制备的最常用方法之一、通过将材料熔融，然后迅速冷却到液态温度以下，使固化速度大大加快，从而得到非晶态的材料。
这种方法需要使用快速冷却设备，如快速凝固器、淬火轮等。
通过调整冷却速度和材料成分，可以控制非晶材料的组成和性能。
溅射沉积法是另一种常见的制备非晶材料的方法。
该方法利用离子轰击靶材，从而使靶材表面的原子剥离，并沉积在基底上形成非晶态材料。
通过调整离子束能量、离子束角度和沉积温度等参数，可以控制非晶材料的成分和结构。
溶液淬火法是一种将溶液中的材料快速冷却到液态温度以下的方法。
通过将材料溶解在溶剂中，然后迅速冷却溶液，使其形成非晶态材料。
该方法适用于一些特殊类型的非晶材料，如聚合物和有机非晶。
离子束淬火法与溅射沉积法类似，都是通过高能离子轰击材料表面来形成非晶态材料。
该方法主要应用于薄膜和大面积的材料快速制备。
通过调整离子束能量、角度和剂量等参数，可以控制非晶材料的成分和性能。
机械合金化法是通过机械力对混合材料进行变形和变形来制备非晶材料的一种方法。
通常使用球磨机将多个材料混合并碾磨，产生大量的位错和晶界，从而形成非晶态材料。
此外，还可以利用高能球磨和等离子喷射等方法来制备非晶材料。
除了制备方法外，还可以通过控制制备条件和成分，来进一步控制非晶材料的性能和结构。
通过调整冷却速度、淬火温度和溶液浓度等参数，可以改变非晶材料的形态、硬度和磁性等性能。
此外，还可以通过合适的添加剂和掺杂剂来调整非晶材料的光学、电学和热学性质。
综上所述，非晶材料的制备与控制是一个复杂的过程，涉及到多种方法和参数的调整。
通过选择合适的制备方法和调整制备条件，可以得到具有特定性能和结构的非晶材料，为材料科学和工程提供了新的研究方向和应用前景。
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18
• Tammas认为，玻璃形成是由于过冷液体晶核形
成速率最大时的温度比晶体生长速率最大时的
温度要低的缘故。
19
3. 热力学理论
• （1）定性判据τm • τm↓，则GFT↑。
KTm m Hv
式中：K为波尔兹曼常数； Tm为合金熔点； Hv为蒸发热。
2
……钱学森
• 每一层次的混沌是紧接着上一层次有序的基础； • 没有混沌，就死水一潭。不会产生结构的有序化，
也就没有生命。
3
• 1960年，美国加州理工学院杜威教授采用急冷法制得 •
非晶体至今，人们对非晶体材料的研究已经取得了巨 大成就。 过渡金属-类金属型合金开始用于各种变压器、传热器 铁芯； 非晶合金纤维已被用来作为复合材料的纤维强化； 非晶铁合金作为良好的电磁吸波剂，已用于隐身技术 的研究领域； 某些非晶合金具有良好催化性能； 非晶硅和非晶半导体材料在太阳能电池和光电导器件 方面的应用已相当广泛。
• 硼酸盐玻璃：B2O3玻璃由硼氧三角体[BO3]组成，其中含有三角
体互相连接的硼氧三元环集团，在低温时B2O3玻璃结构是由桥氧 连接的硼氧三角体和氧三元环形成的向两度空间发展的网络，属 于层状结构。
12
3. 非晶态材料的特性
• （1）高强度、高韧性
非晶态合金的机械性能
利用非晶态合金的高强度、高韧性，已经开发了用于轮胎、传 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 13 刀具方面的应用。
• （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· 2O溶液中的腐蚀率 6H
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。
14
• （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，
第 六 章
非晶态材料的制备
一、引言
• 客观世界是非线性、非平衡的复杂世界。 • 自古希腊：人们向往世界的
稳定性、规则性、和谐性、有序性、因果性、 本质简单性、周期性、对称性…… • 现在：人们越来越认识到：我们所处的大千世 界是以不稳定动力系统为特征的，充满了：非 平衡、非线性、非稳定、非均匀、非可逆、非 晶态、非连续、非周期、非对称……
• （a）四面体配臵的非晶态半导体，如非晶Si和Ge； • （b）硫系非晶态半导体，主要成分是周期表中的硫系； • （c）玻璃态半导体，硫系非晶态半导体通过加热-冷
却过程中发生晶态-非晶态的可逆转变。
9
• （3）非晶态超导体
• 关于非晶态超导体的研究可以追溯到20世纪50年代。 • 1975年以后，采用液体金属急冷法制备了多种具有超
22
• （2）非晶固体的形成条件 • （a）晶核形成的热力学势垒△G*要大，液体
中不存在成核杂质； • （b）结晶的动力学势垒要大，物质在Tm或液 相温度处的粘度要大； • （c）在粘度与温度关系相似的条件下，Tm或 液相温度要低； • （d）原子要实现较大的重新分配，达到共晶 点附近的组成。
23
导电性的非晶态合金。
• 目前已经用快速淬火法制备了多种具有超导电性的非
晶态材料。
10
• （4）非晶态高分子材料
• 早在20世纪50年代，希恩等人在晶态聚合物的X射线衍
射图案中就曾发现过非晶态高分子聚合物的弥散环。
• 这些实际结构介于有序和无序之间，被认为是结晶不
好或部分有序结构。
• 现在已经证实，许多高聚物塑料和组成人体的主要生
• • • •
单晶体：原子在整块材料中的排列都是规则有序的； 多晶体 只有在晶粒内部，原子的排列才是有序的； 微晶体 非晶体：不存在晶粒和晶界，不具有长程有序。
5
• （4）非晶态的基本定义 • 一般认为，组成物质的原子、分子的空间排列不呈周
期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，只有 由于原子间的相互关联作用，使其在小于几个原子间 距的小区间内（1~1.5nm），仍然保持形貌和组分的 某些有序特征而具有短程有序，这样一类特殊的物质 状态统称为非晶体。
• （c）当温度连续升高时，在某个很窄的温区内，会发
生明显的结构相变，是一种亚稳态材料。
7
2. 非晶态材料的分类
• （1）非晶态合金
• 非晶态合金又称金属玻璃，即非晶态合金具有金属和
玻璃的特征。
• 非晶金属玻璃材料中原子的排列是杂乱的，这种杂乱
的原子排列赋予了它一系列全新的特性。
8
• （2）非晶态半导体材料
• •
• •
4
二、非晶态材料的基本概念和基本性质
• 1. 非晶态材料的基本概念
• （1）有序态和无序态 • 根据组成物质的原子模型，可将自然界中物质状态分
为有序结构和无序结构两大类。 • （2）长程有序和短程有序 • 晶体中原子的排列是长程有序的；而非晶体是长程无 序的，只是在几个原子的范围内才呈现出短程有序。 • （3）单晶体、多晶体、微晶体和非晶体
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 性软。 • 具有高磁导率的非晶态合金可以代替坡莫合金制作各 种电子器件，特别是用于可弯曲的磁屏蔽。
15
• （4）超导电性
• 目前，Tc最高的合金类超导体是Nb3Ge，Tc=23.2K。但，
5. 结构化学理论 （1）键能 离子键：极易使物质形成晶体。 共价键：有阻碍结晶的作用。 金属键：原子间相互位臵容易改变而形成晶体。 • 通常而言， • （a）随着原子量↑，电负性↓，共价化合物 有向金属性过渡的趋势，形成玻璃的能力↓。 • （b）由离子-共价混合键组成的物质，最易形 成玻璃。
24
30
五. 非晶材料的制备
• 1.粉末冶金法
液相急冷法获得非晶粉末 液相粉末法获得的非晶带玻璃破碎成粉末
粉 末 冶 金 法 压制或粘结成型
包括压制烧结、 爆炸成型、热挤 压、粉末压制等
• 缺点： • （1）非晶合金硬度高，压制密度受限制； • （2）压制后的烧结温度不能超过其粉末的晶化温度，烧结后的
非晶材料整体强度无法与非晶颗粒本身的强度相比； • （3）粘结成型时，由于粘结剂的加入使大块非晶材料的致密度 下降。
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2. 气相直接凝聚法
• 适合用于制备非晶薄膜材料。 • （1）溅射
将样品制成多晶 或研成粉末 压制成型 进行预烧 作溅射用靶
抽真空后充氩气到1.33×10-1 Pa左右进行溅射
• 大部分稀土元素的非晶态合金都采用这种制备
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• （3）制备非晶材料的基本原理示意 • （a）可以看出，一般的非晶态形成存在气态、
液态和固态三者间的相互转化； • （b）图中粗箭头表示物态间的平衡转变； • （c）非晶态转变在图中用空心箭头表示，在 箭头的旁边标出了实现该物态转变所采用的技 术。
28
• （4）影响非晶态材料制备的因素 • （a）最主要因素——临界冷却速率Rc
金属熔体凝固的C曲线
29
• （c）熔点Tm • 降低熔点可使得合金成分处于共晶点附近，更 • • • •
容易形成非晶态。 多元合金比二元合金更容易形成非晶态。 （d）玻璃化温度Tg 玻璃化温度：在某些材料的热容-温度曲线上， 随T↑，热容值有一急剧增大的趋势，该点即为 材料的玻璃化温度。 提高玻璃化温度，金属更容易直接过冷到Tg以 下而不发生结晶。
25
• （3）分子的几何结构 • （a）原子尺寸差别r1/r2
r1/r2<0.8或r1/r2 >1.2是形成非晶态的必要条件。
• （b）化学键
26
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： （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， 并使之不向晶态转变。
33
• （3）电解和化学沉积法 • 这种方法以上述两种方法相比，工艺简便、成
本低廉，适合用于制备大面积非晶态薄层。
• 1947年，美国标准计量局的Brenner等人，首先采用这
种方法制备出Ni-P和Co-P的非晶态薄层，并将此工艺 推广至工业生产。 • 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。
命物质以及液晶都属于这一范畴。
• 在聚合物中，连接的原子的单向性（不对称性）呈现
无规则变化时，该聚合物将形成无规立构体，此时表 现为非晶状态。
11
• （5）非晶体玻璃
• 石英玻璃：石英玻璃的结构是无序而均匀的，有序范围大约是
0.7~0.8nm。硅氧四面体[SiO4]之间的转角宽度完全是无序分布 的， [SiO4]以顶角相连，形成一种向三度空间发展的架状结构。
超导合金较脆，不易加工成磁体和传输导体。
一些非晶态合金的超导转变温度
16
三、非晶态的形成
• 1. 影响非晶态合金形成的因素 • 内因：材料的非晶态形成能力。 • 外因：足够的冷却速度，使熔体在达到凝固温
度时，其内部原子还未来得及结晶就被冻结在 液态时所处位臵附近，从而形成无定形的固体。
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• 2. 结构特点、热力学模型和动力学模型三个
20
• （2）熔化焓变△H m判据
• 形成非晶态合金应满足：△HL-A<△HL-C
• （3）玻璃化温度Tg • 以Tg/ τm作为GFT的判据， Tg/ τm越大，即Tg