非晶合金

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。
非晶纳米晶带材的典型性能及主要应用领域
铁镍基 非晶 性能指标 钴基非晶 磁放大器高 频变压器扼 流圈脉冲变 压器饱和电 抗器 0.6-0.8 <2 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 <2
2.物理性能 非晶合金具有良好的磁学性能，非晶合金因矫顽力小、导磁率 高、铁损小，非常适用于制作变压器、电池开关、磁放大器等磁芯。 非晶合金可屏蔽外来电磁场对高分辨率电子显微镜的干扰。利用其 优异的磁性能制作各种磁记录头和磁光光盘等。 非晶态材料电学性能方面展现出许多优于的晶态的特点。如非 晶合金具有比晶态合金大10到100倍的高电阻率。部分非晶态合金 还具有超导特性。
非晶合金的结构特征
1.短程有序而长程无序性：晶体的特征是长程有序，原子在三
维方向有规则的重复出现，呈周期性。而非晶态的原子排列无 周期性，是指在长程上是无规则的，但在近邻范围，原子的排 列还是保持一定的规律，这就是所谓的短程有序而长程无序性。 短程有序区小于1.5nm。
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双体概率分布函数 g(r)=ρ(r)/ρ
非晶合金的性能
1.良好的力学性能
非晶态金属的结构，在宏观上是各向同性的没有晶态金属中常见的京介 和缺陷等各种局部不均匀。这就是的非晶态金属，既可以具有很高的强度和 硬度，同时又能在常温下产生塑性形变。
与结晶合金相比，非晶合金具有较高的拉伸强度和显微硬度，较低的杨 氏模量。在杨氏模量相同的情况下，非晶合金的拉伸强度和显微硬度约为结 晶合金的3倍。它的强度和硬度比现有的许多晶态金属膏能高达每平方毫米 4000牛顿，超过了超高硬度工具钢，同时还具有相对较高的韧性。 非晶合金的拉伸塑性较低，在拉伸时小于1%，但在压缩、弯曲时具有较 好的塑性，压缩塑性可达40%。非晶合金薄带弯达180°也不断裂。
3.化学性能
非晶态合金比相同成分的晶态合金有强得多的耐腐蚀性能，如 Fe43Cr16Co16C18B8非晶合金的耐腐蚀性恪比不锈钢高1万多倍。
由于非晶态材料的显微组织均匀不包含位错、晶界等缺陷使腐蚀液不能入 侵。
同时，非晶态合金自身的活性很高，能够在表面迅速的形成均匀的钝化 膜，或一旦钝化膜局部破裂也能够及时修复。
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非晶合金的应用
• 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。
• 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。
晶体和非晶体的X射线衍射图像
3.热力学不稳定性：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。
制备方法
1.由汽相直接凝聚：真空蒸发，离子溅射，化学气相沉 淀等。蒸发和溅射可超过10^8k/s冷却速度，因此可用 于制备许多液态急冷法无法实现的非晶。如纯金属，半 导体等非晶。
ρ表示材料的平均分子数密度，ρ(r)表示当以任意 原子为中心时，在距离为r处球面上的平均原子数 密度。
晶体和非晶体的g(r)函数图像
2.均匀性和各向同性：非晶合金的均匀性也包括两种含 义。（1）结构均匀，它是单向无定型结构，各向同性， 不存在晶体的结构缺陷，如晶界、晶格缺陷、位错，层 错等；（2）成分均匀，无晶体那样的异相、析出物、 偏析以及其他成分起伏。
非晶合金
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定义 结构特点 制备方法 性能 应用
晶体和非晶体
• 自然界中的固体物质可以分为晶体和非晶体两大类。 • 晶体是指那些内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周 期性地重复排列构成的固体物质。 • 非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有 规则周期性排列的固体。它的物理性质在各个方向上是相 同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。所以有人把 非晶体叫做“过冷液体”或“流动性很小的液体”。
性能指标
铁基非晶
配电变压器 中频变压器 功率因数校 正器 1.56 <4 45×104
应用
磁屏蔽防 盗标签 0.77 <2 >200,000
应用
饱和磁感(T) 矫顽力(A/m) 最大磁导率
饱和Байду номын сангаас感(T) 矫顽力(A/m)
最大磁导率
磁致伸缩系数
>200,000
<1×10-6
>200,000
<2×10-6
磁致伸缩系数
居里温度(℃) 电阻率(mW-cm)
27×10-6
415 130
15×10-6
360 130
居里温度(℃)
电阻率(mWcm)
> 300
130
560
80
24
• 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。
晶体和非晶体的原子排列
非晶合金
• 定义：非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及 有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶 态合金的晶粒、晶界存在。 • 通常金属材料在固态下都是晶体，但是在金属材料结晶过 程中采用特殊方法可以打乱金属材料原子的规则排列，得 到原子排列混乱的固态金属材料，称其为非晶金属材料。 非晶合金就是非晶金属材料里的一种。
2.液体急冷法: 目前骤冷法仍是最主要的方法，其基 本原理是先将合金加热熔融成液态，然后通过各种不 同的途径使它们以10^5~10^8k/s的速度高速冷却， 致使液态金属的无序结构得以保存下来而形成非晶态。 采用此方法制备的非晶态合金通常具有高强度高、高 硬度、高耐蚀性和其他优异的电磁性能。
3.由晶体制备：通过幅照、离子注入、冲击波等 方法制备。高能注入的粒子，与被注入的材料的 原子核以及电子碰撞时，发生能量损失，因此粒 子注入有一定的射程，只能得到薄层的非晶。