非晶合金文档
材料科学前沿讲座
非晶合金学习报告
摘要：通过学习了解非晶合金相关知识，本文主要总结了非晶合金的结构，制备，性能及应用，对其未来应用前景进行了展望。
关键词：非晶态合金材料
非晶态合金俗称“金属玻璃”。以极高速度使熔融状态的合金冷却，凝固后的合金结构呈玻璃态。非晶态合金与金属相比，成分基本相同，但结构不同，引起二者在性能上的差异。1960年，美国加州理工学院的P.杜威兹教授在研究Au-Si 二元合金时，以极快的冷却速度使合金凝固，得到了非晶态的Au-Si合金。这一发现对传统的金属结构理论是一个不小的冲击。由于非晶态合金具有许多优良的性能：高强度，良好的软磁性及耐腐蚀性能等，使它一出现就引起了人们极大的兴趣。随着快速淬火技术的发展，非晶态合金的制备方法不断完善。
1.1非晶合金的结构
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。
目前分析非晶态结构，最普遍的方法是X射线射及电子衍射，中子衍射方法也开始受到重视。近年来还发展了用扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)的方法研究非晶态材料的结构。这种方法是根据X射线在某种元素原子的吸收限附近吸收系数的精细变化，来分析非晶态材料中原子的近程排列情况。EXAFS和X 射线衍射法相结合，对于非晶态结构的分析更为有利。
利用衍射方法测定结构，最主要的信息是分布函数，用来描述材料中的原子分布。双体分布函数g(r)相当于取某一原子为原点(r= 0)时，在距原点为r处找到另一原子的几率，由此描述原子排列情况。
图1-1为气体、固体、液体的原子分布函数
图1-1 气体、固体、液体的原子分布函数
径向分布函数
24)()(r r g V
N r J π??= 其中为原子的密度V N 。
根据g (r )-r 曲线，可求得两个重要参数：配位数和原于间距。从图中可以看出，非晶态的图形与液态很相似但略有不同，而和完全无序的气态及有序的晶态有明显的区别。这说明非晶态在结构上与液体相似，原子排列是短程有序的；从总体结构上看是长程无序的，宏观上可将其看作均匀、各向同性的。非晶态结构的另一个基本特征是热力学的不稳定性，存在向晶态转化的趋势，即原子趋于规则排列。
1.2 非晶态材料的制备
1.2.1 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。
对于一种材料，需要多大的冷却速度才能获得非晶态，或者说，根据什么可以判断一种材料在某一冷却速度下能否形成非晶态，这是制备非晶态材料的一个关键问题。目前的判据主要有结构判据和动力学判据。结构判据是根据原子的几何排列，原子间的键合状态，及原子尺寸等参数来预测玻璃态是否易于形成；动力学判据考虑冷却速度和结晶动力学之间的关系，即需要多高的冷却速度才能阻止形核及核长大。
根据动力学的处理方法，把非晶态的形成看成是由于形核率和生长速率很小，或者看成是在一定过冷度下形成的体结晶分数(结晶的体积分数)非常小(小
于10-6)的结果。这样，可以用经典的结晶理论来讨论非晶态的形成，并定量确定非晶态形成的动力学条件。
图1-2 纯Ni，Au77.8Ge13.8Si8.4，Pd82Si18，Pd77.5Cu6Si16.5的C曲线
如图1-2，做出金属及合金的等温转变图(TTT图,即Time-Temperature- Transformation时间-温度-转变) ，由于TTT图通常呈“C”形状,所以也称C曲线。C曲线的左侧为非晶态区，当纯金属或合金从熔化状态快速冷却时，只要能避开C曲线的鼻尖便可以形成非晶态。
从图中可以看出，不同成分的合金，形成非晶态的临界冷却速度是不同的。临界冷却速度从TTT图可以估算出来
Rc = (T m-T n)／t n
式中T m为熔点，T n，t n分别为C曲线鼻尖所对应的温度和时间。
研究表明，合金中组元间电负性及原子尺寸大小与非晶态的形成有很大关系。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，其中Tm、Tg和Tx分别为熔点、玻璃化温度和晶化温度，ΔT减小时，获得非晶态的几率增加，容易形成非晶态，因此，提高非晶转变温度Tg或降低熔点Tm都有利于非晶态的形成；若玻璃转变温度Tg保持不变，晶化温度Tx增高将使非晶态的稳定性增加。
1.2.2非晶态合金的制备方法
要获得非晶态，最根本的条件是要有足够快的冷却速度。为了达到一定的冷却速度，已经发展了许多技术，不同的技术，其非晶态形成过程又有较大区别。制备非晶态材料的方法可归纳为三大类：
(1)由气相直接凝聚成非晶态固体，如真空蒸发、溅射、化学气相沉积等。利用这种方法，非晶态材料的生长速率相当低，一般只用来制备薄膜；
(2)由液态快速淬火获得非晶态固体，是目前应用最广泛的非晶态合金的制备方法；
(3)由结晶材料通过辐照、离子注入、冲击波等方法制得非晶态材料；用激光或电子束辐照金属表面，可使表面局部熔化，再以4×104～5×106K／s的速度冷却，可在金属表面产生400μm厚的非晶层。离子注入技术在材料改性及半导体工艺中应用很普通。
另外，非晶态合金的制备方法还有以下几种：
气体雾化法：是大规模生产非晶粉末的方法。通过高速气体流冲击金属液流使其分散为微细液滴，从而实现快速凝固。
化学法：将金属盐水溶液和硼氢化钾溶液混合，发生化学还原反应，可以制备Fe-B、FeNi-B等超细非晶合金微粒。
固态反应法：包括离子注入法、扩散退火法、吸氢法和机械合金化法。固态反应法进一步扩大了非晶合金的形成和应用范围。
近年来非晶态粉末的制备引起人们极大的兴趣。一方面，非晶态粉末本身可以制成催化剂或贮氢材料；另一方面，利用非晶态粉末，经一定方法(爆炸成型，模锻，温锻等)压结，可以制成非晶态块材，使非晶态材料在工程上的应用领域进一步拓宽。如已经用爆炸成型法制成尺寸为250×50×3mm块材，只是块
材的性能较带线有所下降，而且成型技术也有待于进一步完善。
1.3非晶态合金的性能及应用
非晶态合金自60年代出现以来，由于其性能上的特点，引起人们极大的研究兴趣。目前，非晶态合金已进入应用领域，尤其是作为软磁材料，有着相当广泛的应用前景。下面结合非晶态材料的性能特点，介绍一下其主要应用。
1.3.1 力学性能
表1-1列出了几种非晶态材料的机械性能指标。
表1-1非晶态合金的机械性能
由表中可以看出，非晶态材料具有极高的强度和硬度，其强度远超过晶态的高强度钢。表中σf／E的值是衡量一种材料达到理论强度的程度，一般金属晶体材料，σf／E ≈1／500，而非晶态合金约为1／50，材料的强度利用率大大高于晶态金属；此外，非晶态材料的疲劳强度亦很高，钴基非晶态合金可达1200MPa。
非晶态合金的延伸率一般较低，如表4-3，但其韧性很好，压缩变形时，压缩率可达40％，轧制下可达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。非晶态合金变形和断裂的主要特征是不均匀变形，变形集中在局部的滑移带内，使得在拉伸时由于局部变形量过大而断裂，所以延伸率很低，但同时其他区域几乎没有发生变形。在改变应力状态的情况下，可以达到高的变形率(如压缩)。
此外，制备时的冷却速度和相关的热处理工艺对非晶合金的延性与韧性有重
要影响。
非晶态合金的高强度、高硬度和高韧性可以被利用制做轮胎、传送带、水泥制品及高压管道的增强纤维；用非晶态合金制成的刀具，如保安刀片，已投入市场。另一方面，利用非晶态合金的机械性能随电学量或磁学量的变化，可制做各种元器件，如用铁基或镍基非晶态合金可制做压力传感器的敏感元件。
1.3.2软磁特性
非晶态合金由于其结构上的特点——无序结构，不存在磁晶各向异性，因而易于磁化；而且没有位错、晶界等晶体缺陷，故磁导率、饱和磁感应强度高；矫顽力低、损耗小，是理想的软磁材料。目前比较成熟的非晶态软磁合金主要有铁基，铁-镍基和钴基三大类，表1-2列出其成分及性能，同时，可与晶态软磁合金的相关性能数据作比较。
金属玻璃在磁性材料方面的应用主要是作为变压器材料、磁头材料、磁屏敝材料、磁致伸缩材料及磁泡材料等。
表1-2非晶态合金的软磁特性
1.3.3耐蚀性能
晶态金属材料中，耐蚀性较好的是不锈钢。但不锈钢在含有侵蚀性离子(如卤素离子)的溶液中，一般要发生点腐蚀和晶间腐蚀。非晶态合金在中性盐溶液和酸性溶液中的耐蚀性要比不锈钢好得多。如表1-3，在FeCl3溶液中非晶态合金的耐蚀性明显好于不锈钢
表1-3 非晶态合金和晶态不锈钢在10％FeCl3·10H2O溶液中的腐蚀速率
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的是铁基、镍基、钴基非晶态合金，其中大都含有铬。如Fe70Cr10P13C7，Ni-Cr-P13B7等。利用非晶态合金的耐蚀性，用其制造耐腐蚀管道、电池的电极、海底电缆屏蔽、磁分离介质及化工用的催化剂、污水处理系统中的零件等都已达到实用阶段。
1.3.4其它性能及应用
非晶态材料在室温电阻率较高，比一般晶态合金高2~3倍，而且电阻率与温度之间的关系也与晶态合金不同，变化比较复杂，多数非晶态合金具有负的电阻温度系数。非晶态合金还具有良好的催化特性，如用Fe20Ni60B20作为CO氢化反应的催化剂。
除上述内容，非晶态材料还有一些其它特性及应用，如表1-4
表1-4 非晶合金的主要特性
1.4应用前景
非晶合金因其优异的耐磨性能、良好的软磁性，以及磁损耗低的特点，近年来得到迅速发展，获得了广泛的应用，是电力电子、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料，并被称为21世纪的新型功能材料。
（1）电力系统领域：电力互感器、漏电开关互感器、配电变压器、开关电源变压器等。
（2）电子信息领域：磁放大器、高频磁性器件、谐波式防盗标签、视频磁头等。（3）民用领域：高尔夫球杆、钓鱼杆、变频家电等。
此外还有化工领域等。特别是在电力电子技术领域，非晶合金以其高效、低耗、高导磁等优异物理性能正在逐步替代部分传统的硅钢、坡莫合金、铁氧体等材料。
总之，非晶态材料是一种大有前途的新材料，但也有不如人意之处。其缺点主要表现在两方面，一是由于采用急冷法制备材料，使其厚度受到限制；二是热力学上不稳定，受热有晶化倾向。解决的办法主要是采取表面非晶化及微晶化。
参考文献
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[6]孙桂琴，喻晓军．非晶及纳米晶合金研究进展[J]．金属功能材料，1999，6(4)：156-161．
非晶合金的制备方法
纳米非晶合金制备简介 摘要:本文主要介绍了国内外几种非晶合金制备技术，其中包括水淬法、射流成型法、金属模铸造、复合爆炸焊接法及机械合金化法、粉末固结成形法等，并对各种制备技术的进行了比较分析。 关键词：块体金属玻璃块体金属玻璃的连接制备 Introduction of the Preparation amorphous alloy Abstract：In this paper, Several fabricating methods of bulk metallic glass matrix composites from both home and abroad were presented，such as water quenching method, jet molding, metal mold casting, composite explosive welding and mechanical alloying, powder consolidation and forming method，than Analysis and comparing these preparation techniques bulk metallic glass. Key words: bulk metallic glass, joining of bulk metallic glass, preparation 1.引言 非晶态合金也称金属玻璃,与晶态合金相比，其三维空间的原子排列呈拓扑无序状，结构上没有晶界与堆垛层错等缺陷存在，但原子的排列也不像理想气体那样的完全无序。非晶合金是以金属键作为其结构特征，虽然不存在长程有序，但在几个晶格常数范围内保持短程有序[1]。与非晶聚合物及无机非晶材料一样,非晶合金在物理性能、化学性能及力学性能方面是各向同性的,并随着温度的变化呈现连续性[2]。通常其具有以下四个基本特征：（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；（2）不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷；（3）具有非晶体的一般特性：物理、化学和机械性能各向同性；（4）热力学上处于亚稳态，当处于晶化温度以上时将发生晶态结构相变，但晶化温度以下能长期稳定存在[3]。 美国加州理工学院的Duwez教授是研究非晶合金最早的一个人，于1960年首次采用 快淬方法制得Au 70Si 30 非晶合金薄带[4][5]。1969年，Pond等[6]制备出具有一定宽度的连续 薄带状非晶合金，为大规模生产非晶合金提供了条件。至此为止，非晶合金材料由于受到冷却速度的限制，为保证热量快速散出，制得的非晶合金为薄带、薄片、细丝或粉末等。由于形状的限制，非晶合金材料的许多优良特性无法在实际应用中得到发挥，人们希望得到可与晶态合金相比拟的大尺寸非晶合金，因此，随后很多人投入到开发新的制备非晶合金的方法中去，发明了许多固相非晶化技术，如机械合金化、离子束注入、氢吸收等。1974年，贝尔实验室的H. S. Chen[7]发表文章指出原子尺寸和混合热对玻璃合
非晶合金变压器
非晶合金变压器（amorphous alloy transformer）是二十世纪七十年代开发研制的一种节能型变压器。非晶合金变压器产品对于安全性、可靠性的要求特别高，具有典型的技术密集型特点。世界上最早研发非晶合金变压器的国家是美国，当时由美国通用电气（GE）公司承担了非晶合金变压器的研制项目。到上世纪八十年代末实现了商品化生产。由于使用了一种新的软磁材料——非晶合金，非晶合金变压器的性能超越了各类硅钢变压器。非晶合金变压器兼具了节能性和经济性，其显著特点是空载损耗很低，符合国家产业政策和电网节能降耗的要求，是节能效果最为先进，使用成本也较为经济的配电变压器产品。 外文名：amorphous alloy transformer 开发者：美国通用电气 开发时期：二十世纪七十年代 我们先从非晶材料（amorphous materials）说起，在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料, 一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金,制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温液体喷射到高速旋转的冷却辊上。合金液以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的合金液降到室温，形成非晶带材。 非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。以铁基非晶合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。由于这样的特性,非晶态合金材料在电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中具备了广阔的应用空间。例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。 2 应用历史 在对非晶材料有了初步的了解后,我们再来看一下非晶带材的一个非常具有前景的
非晶合金文档
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铁基非晶带材
铁基非晶合金如铁硅合金，具有高饱和磁通密度、低铁损、低密度和价廉等优点，是制造航空变压器较理想的铁芯材料。铁基非晶带材哪家好？您可以选择安徽华晶机械有限公司，下面小编为您简单介绍，希望给您带来一定程度上的帮助。 铁硅硼合金具有高电阻和极低铁损，容易形成低剩磁状态，其脉冲磁特性明显优于晶状硅钢和玻莫合金，是制造脉冲变压器的铁芯材料。铁基非晶合金还具有很高的磁致伸缩效应和高的电阻率，其非晶条带有利于制成快速响应的传感器，因此是一种新型传感器材料。钴基非晶合金的磁通密度和磁导率高，热稳定性好，同时还具有较高的耐磨性和耐蚀性，是一种性能优良的磁头材料。由于其没有晶界，所以用其制成的磁头可避免尖部脱落，磁头与磁带的摩擦噪音也比一般磁头小，音响效果好，且使用寿命长。
非晶合金材料是20 世纪70 年代问世的一种新型合金材料，它采用国际先进的超急冷技术将液态金属以1X106℃/S 冷却速度直接冷却形成厚度0.02 ～0.04mm 的固体薄带，得到原子排列组合上具有短程有序，长程无序特点的非晶合金组织，这种合金具有许多独特性能特点，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高强度、高电阻率等。 安徽华晶机械有限公司位于安庆长江大桥经济开发区。是人民解放军第4812工厂全资子公司。公司经营以机械制造为主，拥有各类专业生产、检验试验设备94台（套），涉及铸造、橡胶制品、压力容器、制造等多个行业，主要从事非晶软磁设备、空压机及气源设备、橡胶件（含特种橡胶件）、餐余垃圾处理设备、铸件、机械加工等产品的研制、生产、经营和服务。
自成立以来，公司上下高度重视技术创新和产品结构升级工作，建立了以市场为导向，努力满足用户需求的产品研发体系。公司坚持以跨越发展的思想为指导，秉承敬业、高效、求实、创新的优良传统，继续依托军工技术和“中”牌品质，为广大新老客户提供更优良的产品和服务。
非晶合金材料合作研究取得进展
研究动态Research Trends 长光所绝对式光栅尺 研制获重大突破 2009年，中科院长春光机所在国内率先实现满足数控机床闭环控制的单码道绝对式光栅尺关键技术突破，打破了绝对式光栅尺需求完全依赖进口的被动局面。一年多以来，该所光电研发中心科研人员继续就提升产品性能、完善生产工艺等进行攻关，目前，该光栅尺在精度、响应速度、加速度等方面均达到国外同类产品水平，尤其是完成了类推法冗余设计，使抗污染能力得到有效提高，满足实际使用的需要，具备了投产条件。 近年来，随着国民经济的快速发展，我国数控机床产量需求不断增加。在国产数控机床中，95%以上是开环控制的经济性数控机床，从量到质的提高，是机床制造业发展的迫切需要。高档数控机床是国家科技部的重大专项之一，而绝对式光栅尺是高档数控系统不可或缺的位置环控制部件。目前，应用于高档的闭环控制数控机床的绝对式光栅尺需求完全依赖进口，成为制约我国机床业发展的瓶颈。 相较目前国内数显企业普遍生产的增量式光栅尺而言，这种绝对式光栅尺的性能和单码道绝对编码原理，提升了数控系统位置环控制部件的性能，简化了数控机床操作过程，提高了工作效率和抗干扰能力。尤其是单码道绝对编码技术，能够直接在单一 码道上提供唯一的位置值，较已 有的七码道绝对编码技术更为 先进。 科学家首次在光波波 段发现逆多普勒效应 验证物理界预言隐形斗篷有望实现 隐形斗篷这一科幻技术未来 将可能成为现实，宇宙大爆炸和 中宇宙膨胀现象有可能得到颠覆 性的解读。上海理工大学光学工 程学科团队首次在负折射光子晶 体中观察到了光波波段逆多普勒 频移的物理现象，并在最新出版 的《自然-光子学》（Nature Photonics）上刊出该研究成果。 这是世界上首次在光学领域证实 多普勒效应的逆转，将在天文 学、医学、微电子工业等方面得 到应用。 多普勒效应是指当观察者和 光波源之间存在着相对移动时， 光波的频率会发生改变的现象。 当物体光源和观察者距离不断靠 近时，光频率增高，颜色变蓝， 反之则变红。而多普勒效应逆转 则说明当光源和观察者距离不断 靠近时，光频率不增高反而降 低，光频率从蓝色波长减小至红 色波长。 这一效应最早由前苏联物理 学家在1968年作出理论预言， 但一直未得到实验证实。上海理 工大学上海市现代光学重点实验 室在庄松林院士领导参与下，由 陈家璧教授率领的科研组成功逆 转了这种在自然条件下无法发生 的效应。 研究人员通过用硅研制出一 种人造纳米结构的晶体—— —被称 为“光子晶体”的物质来实现负 折射率。通过向这个独特的光子 晶体“超级棱镜”发射激光束， 并且改变“超级棱镜”与探测器 间的距离，成功创造了多普勒效 应逆转现象。同时，该实验最终 得到的光子晶体折射棱镜，其微 米量级刻蚀深宽比达到了25∶1， 这意味着将1亿根直径为头发丝 的1/35，长度50μm的硅介质圆 柱整齐排列，刻划在硅片上。 逆多普勒效应将推动如隐形 斗篷等科幻技术未来的发展，其 成为现实的速度可能会超过大部 分人的想象。 非晶合金材料合作 研究取得进展 非晶合金材料具有优异的力 学、物理和化学性能，以及良好 的应用前景。因此，非晶合金的 形成、结构和性能的研究受到广 泛的关注和重视。其中，非晶合 金的形成机理和塑性变形机理是 非晶态物理和材料领域的两个核 心科学问题。非晶合金的形成机 理对合金体系非晶形成能力的研 究，对探索新型非晶合金材料， May2011 https://www.360docs.net/doc/3613800967.html,49
非晶合金介绍
非晶合金介绍 发布时间：2012-9-22 阅读次数：139 字体大小: 【小】【中】【大】 铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys) 铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.54T），磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm左右，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯, 适合于10kHz 以下频率使用 由于超急冷凝固，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，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。 在以往数千年中，人类所使用的金属或合金都是晶态结构的材料，其原子三维空间内作有序排列、形成周期性的点阵结构。 而非晶态金属或合金是指物质从液态（或气态）急速冷却时，因来不及结晶而在室温或低温保留液态原子无序排列的凝聚状态，其原子不再成长程有序、周期性和规则排列，而是出于一种长程无序排列状态。具有铁磁性的非晶态金合金又称铁磁性金属玻璃或磁性玻璃，为了叙述方便，以下均称为非晶态合金。 发展史 1960年美国Duwez教授发明用快淬工艺制备非晶态合金为始。其间，非晶软磁合金的发展大体上经历了两个阶段：第一个阶段从1967年开始，直到1988年。1984年美国四个变压器厂家在IEEE会议上展示实用非晶配电变压器则标志着第一阶段达到高潮，到1989年，美国AlliedSignal公司已经具有年产6万吨非晶带材的生产能力，全世界约有100万台非晶配电变压器投入运行，所用铁基非晶带材几乎全部来源于该公司。从1988年开始，非晶态材料发展进入第二阶段。这个阶段具有标志性的事件是铁基纳米晶合金的发明。1988年日本日立金属公司的Yashiwa等人在非晶合金基础上通过晶化处理开发出纳米晶软磁合金（Finemet）。1988年当年，日立金属公司纳米晶合金实现了产业化，并有产品推向市场。1992年德国VAC公司开始推出纳米晶合金替代钴基非晶合金，尤其在网络接口设备上，如ISDN，大量采用纳米晶磁芯制作接口变压器和数字滤波器件。 制作方法 1.水淬法 2.铜模吸铸法 3.铜模喷铸法 4.甩带 5.定向凝固 6.粉末冶金 7.高能球磨等
铁基非晶软磁合金及其晶化
第22卷第6期南 京 理 工 大 学 学 报Vol.22N o.6 1998年12月Journal of Nanj ing University of Science and Technology Dec.1998铁基非晶软磁合金及其晶化a 沈桂娣X 李建平 周传伟 杨 锋 (南京理工大学材料科学与工程系,南京210094) 摘要 用差热分析、X射线衍射、冲击法等方法研究了铁基非晶Fe72.5 Cu1Nb2V2Si13.5B9合金及其经不同温度退火处理后材料的结构和磁性。结果表明, 合金经350℃退火,结构短程有序范围扩大,材料磁化比非晶合金容易;经520～ 560℃退火,A-Fe(Si)晶粒析出,得到微晶结构并具有优良的软磁性能,例如相对初 始磁导率L i≥4.7×104,矫顽力H c≤1.4A/m;在620℃以上退火,第二相Fe x B y析 出,材料磁化困难,软磁性能恶化。 关键词 金属玻璃,晶化,微晶,磁性;软磁材料 分类号 TG139.8 铁基非晶软磁合金经过适当温度退火得到的微晶软磁合金是综合性能优良的软磁材料。因而近年来围绕其成份、热处理、结构及磁性已有不少研究工作[1～4]。本文对非晶Fe72.5 Cu1Nb2V2Si13.5B9合金及其晶化过程中结构和性能的变化进行了研究。 1 试验方法 研究用的非晶Fe72.5Cu1Nb2V2Si13.5B9条带宽9mm、厚0.023mm。用差热分析技术研究合金在加热过程中变化,以确定退火温度。把条带绕制成内径18m m,外径24m m的环形试样,在高纯氮气保护下退火,温度为350～750℃,保温0.5h后炉冷,控温精度为±5℃,用冲击法测量磁性,在磁场强度H为0.08A/m条件下测定初始磁导率。用电位差计法测电阻率。用X射线衍射CuK A射线测定材料结构。 2 试验结果与讨论 原始条带的X射线衍射图示于图1(a),结构为非晶态。差热分析曲线示于图2。以20℃/ min速率加热,在520～620℃、680～740℃出现2个放热峰,由此确定退火温度。 2.1 退火温度对材料结构的影响 经不同温度退火处理后合金的X射线衍射图示于图1(b)、(c)。由图可见,经过350℃处a 本文于1997年11月8日收到 X沈桂娣 女 58岁 副教授
非晶合金强度理论介绍
xxxxx大学 非晶合金强度理论 姓名：xxx学号：xx 学院：材料科学与技术学院 专业：xx 题目：非晶合金强度理论 2016年5月 xx
非晶合金的强度理论 摘要：非晶合金的力学性能是目前非晶材料领域最受关注的性能，因为非晶合金尤其是块体非晶合金具有独特的力学性能如超高强度和断裂韧性、高硬度、低弹性模量、独特的形变和断裂行为等。块体非晶合金是迄今为止发现的最强、最硬、最软和最韧的金属结构材料。本文主要介绍非晶合金的强度、塑性（脆性）等非晶合金最显著、最有特点的力学性能及相关的研究进展。 1. 非晶合金的强度和硬度 提高材料的强度是材料领域永恒的课题，因为人们对高强度材料的追求是无止境的。另一方面，强度的物理机制一直是重要而基础的物理问题。对强度物理本质的理解也是认知凝聚态物质本质的关键性钥匙。J Frenkel[1]首先从理论上给出强度的物理机制，并估算出理想晶体的强度。他假设晶体的原子被囚禁在周期势井φ(γ) =φ0sin2(πγ/4γ0)中，固体断裂对应于使这些原子克服势垒（即所有键断开）所需要的最小的力τc: τc=φ0(γ)|γ=γc。这样得到晶体固体的理想强度（或极限强度），τc= 2Gγc/π ≈ G/10。他的工作不仅首次给出晶体固体强度的物理本质的图像，最终还导致位错等缺陷概念的提出和发现，意义重大。 对非晶固体强度和高弹性极限的物理本质的认识，我们并不清楚非晶甚至最简单的以原子为组成单元的非晶合金的高强度的本质。[2] 大块非晶合金为研究非晶物质强度和形变提供了理想体系。实验发现非晶合金的强度和模量具有线性关联[12]：τc /G ≈0.036 <<1/10（τc是切变强度），可以看出其强度仍然远小于理想强度。实验还发现非晶合金的强度取决于其弹性模量以及冻结在非晶合金中的构型(configuration) 。最近提出的流变单元的概念可以解释非晶合金强度的结构原因：非晶强度主要取决于其键合强度（用模量表征）和类液体的流变单元（类似缺陷）的软化作用，可近似表示成：
块体非晶合金材料的性能、应用及展望
块体非晶合金材料的性能、应用以及展望引言：非晶态合金又称为金属玻璃，具有长程无序、短程有序的亚稳态结构特征。固态 时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内这种状态保持相对稳定。与传统的晶态合金相比，非晶合金具备很多优异的性能，如高强度、高硬度、耐磨和耐腐蚀等，因而引起人们极大的兴趣。 一、非晶合金的发展历程 自1960 年加州理工学院的P.Duwez 小组采用液态喷雾淬冷法以106K/s 的冷却速率从液态急冷获得Au-Si 非晶合金以来，人们主要通过提高冷却速度的方法来获得非晶态结构。由于受到高的临界冷却速率的限制，只能获得低维的非晶材料（非晶粉、丝、薄带等），这在很大程度上限制了非晶的应用，特别是阻碍了对其力学、物理等性能的研究。 20 世纪80 年代末90 年代初，日本东北大学（Tohoku University）的T.Masumoto 和A.Inoue 等人发现了具有极低临界冷却速率的多元合金系列，如Mg-TM-Ln，Ln-AI-TM，Zr-AI-TM，Hf-AITM ，Ti-Zr-TM（Ln 为铡系元素，TM 为过渡族元素）。1993 年W.L.Johnson 等人发现了具有临界冷却速率低达1K/s 的Zr 基大块非晶合金。经过二十多年的发展，非晶从只有几个微米到现在的厘米级别，现在已经有6 个体系（锆基: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5， Zr55Al10Ni5Cu30；铂基：Pd40Cu30Ni10P20；钇基：Y36Sc20Al24Co20；钯基：Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5；镁基：Mg54Cu26.5Ag8.5Gd11）临界尺度达到了20mm。 对非晶态的大量研究表明，非晶合金中不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，非晶合金具有传统的晶态金属所不具有的诸多优良性能，如良好的机械、物理、化学性能以及磁性能。鉴于大块非晶合金优良的力学、化学及物理性能以及在电子、机械、化工、国防等方面具有广泛的应用前景，大块非晶合金的研制就具有重要的技术和经济价值，是一个具有广阔发展前景的研究领域。 二、块体非晶合金的形成机理 1、合金的形成特点 合金熔体形成非晶态合金的过程与凝固结晶过程有较大的不同。非晶态合金在凝固时，随着冷速的增大和温度的降低，熔体连续地和整体地凝固成非晶合金。而晶态合金在凝固时，晶体的形成经历了形核和长大两个阶段，并且通过固液界面的运动从局部到整体逐步凝固结晶。 2、形成条件 按照传统的凝固理论，熔融的金属与合金在冷却过程中如果抑制了非均匀形核并跨越结晶区而被“冻结”，即可获得非晶态。要使金属或合金获得玻璃态组织，首先应使其熔体具有有利于形成玻璃态的合理结构，使原子在随后的冷却过程中重新排列较为困难。这种结构与合金的种类、组元原子半径差及原子间结合的本性有关，取决于非晶形成过程中的热力学和动力学。其次，应有适当高的冷却速率，减少或消除异质形核。以上分别为非晶形成的内部和外部条件，下面分别从结构条件、热力学条件以及动力学条件等方面详细论述。 2.1 结构条件 结构条件是影响非晶合金形成的主要因素。组元原子的半径差别越大，原子在无序密集排列时的密度越大，越有利于组成密集随机堆垛结构，位形改变就越困难，则越容易形成非晶。
非晶合金研究综述
非晶态合金研究现状及发展前景综述 [摘要]：概述了非晶态材料的发展历史及该领域的最新研究进展,并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制。介绍了非晶合金的制备方法,并比较了其产业化的可行性。同时综述了大块非晶合金优异的性能和应用前景。 [Abstract]：An overview of the latest research progress in the history of the development of non crystalline material and the field, and the formation mechanism of bulk amorphous alloys was expounded from the aspects of component structure condition, thermodynamic conditions, dynamic conditions etc.. Introduced the preparation method of amorphous alloy, and the feasibility of its industrialization. The properties and application of bulk amorphous alloys with excellent and review. 1.引言 非晶态合金是指不具有长程有序但短程有序的金属合金，又由于其具有金属合金的一些特性，故它们也被称为玻璃态合金或者非结晶合金，属于非晶态材料中新兴的分支[1]。 非晶态合金长程无序但短程有序，是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性，但在1～2nm的微小尺度内与近邻或次近邻原子间的键合(如配位数、原子间距、键角和键长等参量)具有一定的规律性。短程有序又可分为化学短程有序和几何短程有序。化学短程有序是指合金元素的混乱状态，即每个合金原子周围的化学成分与平均成分不同的度量；几何短程有序包括拓扑短程有序和畸变短程有序[2]。 非晶态合金与晶态合金一样，都是多组元的合金体系，但是与晶态合金中原子的周期性排列不同，在非晶态合金中，原子的排列不具有长程有序的特点，而仅在单个原子的附近具有一定程度的短程有序，如图1．1所示[3]。非晶态合金独特的原子排列结构使得它具有了显著区别于晶态合金的物理、化学和力学行为[4-7]。因此，非晶态合金作为一种完全不同于晶态合金的新材料具有科学研究上的重要价值[8]。另外，非晶态合金具有某些优异的性能，如高强度、高弹性、耐腐蚀、热成型性能好，等等，这使得非晶态合金具有非常广阔的应用前景[9-10]。例如，与传统的工程材料相比，非晶态合金就综合了晶态合金在力学性能方面的高强度和工程塑料高弹性的优点，如图1．2所示。因此，近年来世界各研究单位投入了大量的研究力量和经费，对非晶态合金的形成理论、制备工艺和性能表征等各个方面进行了深入系统的研究[11-14]。对非晶态合金的研究已成为当代材料科学发展的一个最活跃、最令人激动的方向[15-16]。
铁基非晶合金
铁基非晶合金是由80%Fe,20%SiB 类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.56T ），铁基非晶合金的磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片，特别是铁损低（为硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70％。铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm 左右。 一、 应用领域： 主要用于替代硅钢片，作为各种形式、不同功率的工频配电 变压器、中频变压器铁芯，工作频率从50Hz 到10KHz ；作为大功率开关电源电抗器铁芯材料，使用频率可达50KHz 。 二、 性能特点： 非晶电抗器铁芯 在非晶合金中具有最高的饱和磁感应强度-缩小器件体积 低矫顽-提高器件效率 低铁损-减小器件温升 可变的磁导率-通过不同的铁芯热处理工艺来满足不同应用要求 良好的稳定性-可在 130℃ 长时间工作 非晶变压器铁芯 三、 典型物理性能： 四、 规格可根据客户需求定制。 饱和磁感应强度 Bs(T) 1.56 硬度 (kg/mm 2 ) 960 居里温度 T(℃) 415 密度 ( g/cm 3) 7.18 晶化温度 T(℃) 535 电阻率(μΩ.cm) 130 饱和磁致伸缩系数(×10 -6 ) 27 ---- ---- 带宽（mm ） 带厚（mm ） 尺寸 误差范围 尺寸 误差范围 0.8~100 ±0.04 0.02~0.04 ±0.002
五、 新旧材料的性能对比 : 各种软磁材料的磁性能比较 表中可以很明显的看出铁基非晶合金和铁基纳米晶合金与传统硅钢片和铁氧体相比较，有着很大的性能优势，铁基非晶合金通过后期不同的热处理方式可以获得用户所期望的性能要求。而且这种新材料与坡莫合金相比，拥有了很大的价格上的优势。 性能指标 铁基非晶合金 硅钢 铁基纳米晶合金 铁氧体 坡莫合金 饱和磁感应强度Bs(T) 1.56 2.03 1.25 0.5 0.75 矫顽力Hc(A/m) <3 <30 >0.40 6 <1 最大磁导率 45 ×104 4 ×104 25 ×104 0.2 ×104 60×104 损耗P(W/kg) 50Hz 1.3T ,Pu<0.2 50Hz 1.7T, Pu=1.2 20KHz 0.2T, Pu<10 20KHz 0.2T, Pu=7.5 ---- 磁致伸缩系数(×10 -6 ) 20～30 10 2 4 2 电阻率(μΩ.cm) 130 45 80 106 56 密度(g/cm3) 7.18 7.65 7.25 ----- ---- 晶化温度T(℃) 535 ----- 510 ----- ---- 居里温度T(℃) 415 746 560 <200 200
非晶合金带材报告
非晶合金带材 一非晶合金带材介绍 在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料，一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金，制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。根据带材的宽度可分为窄带非晶带材（100mm 以下），宽带非晶带材（140mm以上）。性能方面具有最高的饱和磁感应强度，高导磁率、低矫顽力、低损耗、低激磁电流和良好的度稳定性和时效稳定性。带材均匀、稳定性高、柔韧性好，不易断，具有较高的填充系数。
图1 非晶合金带材 1.非晶带材分类 (1)铁基非晶合金，主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强（饱和磁感应强度可达1.4T～1.7T）、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3～1/5），代替硅钢做配电变压器可降低铁损60%～70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右，广泛应用于中低频变压器的铁心（一般在10千赫兹以下），例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。 (2)铁镍基非晶合金，主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成，它们的磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下），价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁心，例如漏电开关互感器。(3)钴基非晶合金，由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素，由于含钴，它们价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强度一般在1T以下），但磁导率极高， 一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等，替代坡
非晶磁性合金
非晶磁性合金 概要 非晶铁磁合金系统被划分为金属-非金属合金和金属-金属合金两类。前者由铁磁性金属（Fe，Co和Ni等）和非金属元素（B，C，Si，P和Ge等）组成，而后一种非晶合金则被限制于几种合金体系（TM-Zr和TM-Hf）。在本文中，我们将讨论两种非晶磁性合金的磁化强度，居里温度，磁致伸缩，抗磁力和磁导率这些性质与它们组分间的关系。最后我们还将介绍一些在实际应用中的合金设计实例并讨论它们的磁性特征。 I.介绍 用连续熔融-淬火技术制备的非晶铁磁合金在用于变压器和诸如磁带录音机，放大器，反相器，换能器等电磁器件上时，有着和软磁材料相匹的性能。在选择用于特殊用途的材料时，要考虑到多方面的因素。举个例子，非晶合金的性质不仅仅取决于其化学组成还受到淬冷条件和淬冷前热处理的影响。所幸非晶合金有着很广的选材范围，而且对温热处理很敏感。因此，在设计用于特殊用途的非晶合金时我们有很大的选择空间。 本文回顾了两种非晶合金近来的磁性数据，以及一些为实际应用设计的合金的特征。 II.非晶金属的合金体系 根据熔融-冷淬方式的不同，非晶合金的合金体系会发生很大变化。在合金中，本身具有
很强铁磁性的合金体系被大致分为两个大类：TM-metalloid型和TM-TM型。大多数非晶合金被发现属于前者，并且这些合金中非金属（B,C,Si,P,Ge）的含量在15-30%。另一方面，属于后者的非晶合金则被限制在几类由前过渡金属搭配后过渡金属的合金体系中。 现在，TM-metalloid型的合金被各领域科研机构广泛研究并投入生产应用。对比这一体系，TM-TM型合金由于相对低的铁磁性而乏人问津。然而，最近发现由低浓度的Zr和Hf组成的非晶合金有着较好的热稳定性已经接近TM-metalloid型合金的软磁性能。在二元体系内，单一非晶单相中Zr的构成为：9-11（Fe-Zr),9-16（Co-Zr），10-11（Ni-Zr）。在三元或四元体系中Zr非晶相仅仅占到10%，然而这种组分上的限制在引入非金属后得以放松。 III.磁性 1.TM-metalloid型非晶磁性合金 以下引用的几篇文章中展示了大量的关于这种类型合金的磁性能数据。然而，它们之间有着的明显区别，所以利用有限但具有一致性的数据，再次评估非金属成分在对材料性质的作用贡献看上去很有价值。 图一展示了在室温下和居里温度下二元非晶合金Fe-B，Fe-P和Co-B的磁化饱和与组分之间的关系。当B的含量上升的时候，室温和居里温度下的Co合金的磁化饱和度都下降，原因是B原子的电荷转移稀释了磁性。而相反地，当铁合金中诸如B和P这样的非金属成分增加的时候，合金的磁化饱和度却得到提升。富铁合金在室温和居里温度下的这种反常行为与其能展示出的因瓦效应密切相关。 图二和图三中展示了室温和居里温度下搭配各种非金属的铁合金和钴合金。居里温度下在对铁基合金的的优化方面，非金属掺杂元素的顺位如下：Ge，Si，B，C，P。而在室温下，
非晶合金变压器的优缺点
非晶合金变压器的优缺点 非晶合金变压器的优缺点 摘要：在工业化进程中，工业革命的不断发展，给人们的生产生活带来了无数的方便，但同时也给自然环境带来极端的破坏。人们已经渐渐认识到环境保护的重要性，并提出了环保、低碳生活的概念。非晶合金变压器的诞生，响应了社会的主流。本文主要介绍了非晶合金材料的特点，及非晶合金变压器性能上的优缺点。 关键词：非晶合金变压器优缺点 中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号： 非晶合金变压器是高科技环保节能产品，其节能和环保作用已被国际所公认，也被国内电力系统、建设部门上下所认识。目前，产品在制造使用技术上的可行性已日趋成熟，在市场上获得了竞争优势。其高效能、美观环保的卓越特性赢得了广大用户的一致推崇和广泛好评，被誉为“当前世界电气潮流的高科技绿色产品”。 所谓非晶合金变压器，就是指用非晶合金制造成变压器铁芯，并组装成的变压器。 非晶合金是指，合金材料在制造过程中采用了超急冷凝固的技术，使得在材料的微观结构中，金属原子在从液体（钢水）固化成固体的过程中，原子来不及排列成常规的晶体结构就被固化，而形成的原子结构无序排列的合金材料被成为非晶合金。非晶合金材料被发现具有非常优异的导磁性能，它的去磁与被磁化过程极易完成。非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。此外非晶态合金材料，还被广泛地应用于电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中，例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。在第十个五年计划期间：我国的科技工作者必将在非晶态
非晶带材国家标准
非晶带材 1 范围 本标准规定了非晶带材的定义和分类、技术要求、试验方法、验收规则等。 本标准适用于制造配电变压器、中频变压器、高频开关电源变压器、脉冲变压器、互感器、滤波电感和电抗器、共模电感、磁放大器和饱和电感、传感器等铁芯以及磁屏蔽用的非晶、纳米晶软磁合金带材（以下简称带材）。 2 引用标准 3 术语和定义、分类 4 要求 4.1 化学性能 本标准规定的各类非晶带材应符合表1、表2、表3、表4中相应的化学性能。 合金的牌号和化学成分（熔炼分析）如表1、表2、表3、表4中的规定，化学成分不作为判定依据。如需方有特殊要求，其化学成分也可由供需双方协商确定。 表2 钴基非晶软磁合金的化学性能
表3 铁镍基非晶软磁合金的化学性能 注1：表中符号at为元素的原子数分数。 注2：表中化学成分表达式中的M为一种或者几种其他过渡金属元素。 注3：牌号中的字母J、H分别代表材料退火后具有矩形磁滞回线和低剩磁扁平滞回线特性，无字母的表示普通磁滞回线特性。 4.2 物理性能 4.2.1 尺寸及允许偏差 4.2.1.1 尺寸范围 带材宽度为0.5mm～220mm,厚度为0.015mm～0.050mm。供货带材具体尺寸由供需双方在上述尺寸范围内协商确定。 4.2.1.2 尺寸允许偏差 4.2.1.2.1 厚度允许偏差 同一炉带材沿长度方向的厚度偏差应在平均厚度的±10%以内，在宽度方向的厚度偏差应在±0.002mm以内。 4.2.1.2.2 宽度允许偏差 带材的宽度允许偏差应符合表5的规定。 4.2.2 外形 带材应平整光滑，不应有影响使用的波浪形、皱褶等缺陷。边缘不应有裂口和毛刺。
热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状
热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状前言 表面非晶态合金具有优异的性能，是一类很有发展前途的新型材料。非晶态合金涂层作为一种非晶态的均匀单相, 不存在晶界、位错等晶体缺陷，具有极高的强度、韧度和耐磨耐蚀性能。与相同成分的晶态合金、不锈钢相比，非晶合金抗腐蚀性能极高，这些独特的性能都是其它晶体材料所无法比拟的。在材料表面技术领域，非晶态合金制备而成的涂层，可以起到防护作用或形成特种物理性质。采用喷涂耐磨材料覆盖磨蚀及易腐蚀金属材料表面,不仅可以修复使用失效的零件，而且可以提高材料的使用寿命，节约材料，具有重要的应用价值和较好的经济效益。目前，人们已经在热喷涂领域展开了这方面的研究与实验工作，这些技术包括超音速火焰喷涂（HVOF）、等离子喷涂（PS）、爆炸喷涂（DS）和双丝电弧喷涂（TWAS）等，但制备非晶态合金表面涂层的方法主要集中在超音速火焰喷涂和等离子喷涂技术。这两种热喷涂层杂质少，残余应力小，有些情况下可得到设计的残余应力。超音速火焰喷涂获得的涂层最高密度可达理论密度的99.9％，强度达70MPa以上。等离子喷涂的熔粒冷却速度可达105～106K/s，这种高速冷却容易在涂层中产生非晶态相的组织结构。 1制备非晶态合金涂层的热喷涂技术 自1910年瑞士肖普(Schoop)博士发明了一种火焰喷涂装置(即热喷涂)以来，热喷涂技术已有很大发展，尤其是20世纪80年代以来，热喷涂技术的应用取得了很大的成就。近年来，通过热喷涂的方法来提高基体材料耐磨性能的研究已引起关注。热喷涂制备非晶合金涂层目前主要采用2个方法来实现：直接喷涂成形法和喷涂加特殊处理法。直接喷涂成形法是将非晶粉末用热喷涂的方法沉积在基体材料表面形成非晶合金的方法，主要有高速火焰喷涂、等离子喷涂等；喷涂加特殊处理法是将粉末材料用热喷涂方法沉积在基材表面后再经过特殊的工艺加工后才形成非晶合金涂层的方法、主要有激光重熔法和滑动摩擦法。利用现代先进的热喷涂技术（等离子喷涂、超音速火焰喷涂等）就是对非晶纳米晶涂层制备技术的新开拓。 1.1等离子喷涂 等离子喷涂技术是将粉末材料送入等离子体（射频放电）中或等离子射流（直流电弧）中，使粉末颗粒在其中加速、熔化或部分熔化后，在冲击力的作用下，在基底上铺展并凝固形成层片，进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。利用等离子喷涂技术可以使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐蚀以及其它各种物理化学性能。具有喷涂材料范围广、调节方便、适应性强、喷涂气氛易控、涂层结合力强、气孔率可调等优点，在耐磨、热障耐腐蚀、绝缘、抗辐射、催化及提高生物相容性等方面发挥着重要的作用。它包括水稳等离子喷涂、高能等离子喷涂、低压等离子喷涂等技术，喷涂的材料范围不断扩大从传统的金属粉末到各种功能陶瓷粉末，从微米粉末到纳米粉末都可以进行喷涂。与常规成形方
非晶材料文献综述
本科生毕业设计（论文）文献综述文献综述题目：Ti基非晶合金的制备以及低温力学性能 姓名：孙驰 学院：材料学院 班级：04320701 指导教师：程焕武
Ti基非晶合金的制备以及低温力学性能文献综述 1.非晶合金 1.1非晶合金概述 非晶合金材料是20世纪后期材料学领域发展迅速的新型材料，是亚稳金属材料的重要组成部分。从组成物的原子模型考虑，物质可分为两类：一类为有序结构，另一类为无序结构。晶体为典型的有序结构，而气态，液态和非晶态固体都属于无序结构。在非晶体中的原子，分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性，晶态长程有序受到破坏，知识由于原子间的相互关联作用，使其在几个原子间距的区间内仍然保持着有序特征，即具有短程有序，人们把这样一类特殊的物质状态统称为非晶态[1]。 非晶合金长程无序但短程有序，是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性，但在1-2nm的微小尺度内，与近邻或次近邻原子间的键合具有一定的规律性。短程有序可分为化学短程有序和几何短程有序。化学短程有序是指合金元素的混乱状态，即每个合金原子周围的化学成分与平均成分不同的度量；几何短程有序包括拓扑短程序和畸变短程序。非晶合金的微观结构与液态金属相似，但又非完全相同，液态金属的短程有序范围约为4个原子间距，而非晶合金约为5-6个原子间距，前者中原子可以做大于原子间距的热运动，后者的原子主要做运动距离小于一个原子间距的热运动。非晶合金结构特征可以用径向分布函数RDF（r）=4πr2ρ（r）加以描述。它表示以某个原子为中心，在半径r，厚度为d（r）的球壳内的平均原子数。非晶合金的RDF（r）上出现清晰的第一峰和第二峰，没有可分辨的其它峰出现。在X射线衍射谱上，不存在晶体所特有的尖锐衍射峰，而是出现宽展的馒头峰。它的电子衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成，不存在表征晶态的任何斑点和条纹[2]。 1.2非晶合金与块状非晶合金的发展历史 历史上第一次制备出非晶的是Kramer于1938年利用蒸发沉积的方法实现的，此后不久，Brenner等声称用电沉积法制备出了Ni-P非晶合金。1960年 Duwez等人用快速凝固方法第一次制备出了Au 75Si 25 非晶合金，这标志了非晶 合金的诞生，这种快速凝固法是将Au 75Si 25 金属直接喷射到Cu基底上直接激冷
铁基非晶综述
铁基非晶合金的耐蚀性研究现状 黄勇 （南昌航空大学，江西南昌330063） 摘要：本文回顾了非晶腐蚀研究的历史，综述了研究铁基非晶腐蚀的常用实验方法，并对影响其腐蚀行为的因素以及腐蚀机理进行了概况性的总结。 关键词：铁基非晶；耐蚀性；腐蚀机理 非晶态合金，又称金属玻璃，是一种原子排列呈长程无序、短程有序排列的金属材料，其兼具一般金属和玻璃的特性，不存在晶界、位错等晶体材料常见的缺陷，这使得其具有极高的强度、弹性极限和耐磨性能。同时与相同元素构成的晶态材料相比，非晶态合金的耐腐蚀性能也优越很多［1］。历史上首次关于非晶制备的报道是在1934年，德国物理学家Kramer 利用热蒸发法制备出了非晶态合金［2］。随后，在1947年，Brenner等人用电解法和化学沉积法制备出Ni-P和Co-P非晶薄膜，同时使得非晶态材料首次在工业上得到了应用［3］［4］。1960年，美国加州理工学院的P.Duwez等首先采用熔体旋淬法制备了Au70-Si30非晶薄带，并且在此基础上，1967年，该课题组开发出了第一个铁基非晶，由此奠定了铁基非晶的开发应用的基础［5］。1974年，增本健、奈贺正明、桥本功二等人首先对非晶态合金的腐蚀性能进行了研究。最初研究了Fe-Cr-P-C和Fe-Cr-Ni-P-C非晶态合金的腐蚀行为，之后又深入地研究了铁—类金属、镍—类金属、钴—类金属、金属—金属系等非晶态合金的腐蚀行为以及它们的高抗蚀性的原因，并且研制出来具有极高抗蚀性的Fe—Cr25Mo10P13C7非晶态合金。目前非晶态合金的腐蚀性能方面的研究已日益深入和广泛［7］。自1995年，日本东北大学井上明久教授课题组开发出第一个块体铁基非晶Fe73Al5Ga2P11C5B4以来［6］，由于铁基非晶高强度、耐蚀性、优异的软磁性能、低廉的价格以及简单的制备工艺等特点，一直成为科学家们研究的热点。