非晶态金属介绍

1.简介

非晶态金属是指在原子尺度上结构无序的一种金属材料。大部分金属材料具有严密的有序结构，原子呈现周期性排列（晶体），表现为平移对称性，或者是旋转对称，镜面对称，角对称（准晶体）等。而与此相反，非晶态金属不具有任何的长程有序结构，但具有短程有序和中程有序（中程有序正在研究中）。一般地，具有这种无序结构的非晶态金属可以从其液体状态直接冷却得到，故又称为“玻璃态”，所以非晶态金属又称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。制备非晶态金属的方法包括：电化学沉积，物理气相沉积，固相烧结法，离子辐射法，甩带法和机械法。

2.历史

一般的金属材料都以晶体形态存在，直到1960年，美国科学家杜威兹（P.Duwez）等首先发现某些贵金属合金（如金-硅合金）在超快速冷却（冷却速度达100万度每秒）情况下可凝固成非晶态合金，当时得到的非晶态合金为Au81Si19。从而发明了直接将熔融态金属急冷制备非晶态金属的方法，非晶态金属的研究才广泛的开展起来。急冷法是目前制备非晶态合金的常用方法，其基本原理是将一薄层液态金属喷射到具有超导热性能的金属冷基上，从而达到快速散热、冷却金属的目的。

3.成分

非晶态的金属通常是以合金的形式存在，纯金属是不易制成非晶态的。

非晶态合金，大致可以分为两大类：一种是过渡族金属-类金属系，其类金属的组分约占15～25at％；另一种是金属-金属系，其溶质金属的组分一般约占25～50at％。然而，有些超出这个成分范围的合金在急冷下也能形成非晶态的结构。

4.特点

优点：

①强度和韧性兼具，即强度高而韧性好，一般的金属这两者是相互矛盾的，即强度高而韧性低，或与此相反，其耐磨性也明显地高于钢铁材料。这也是非晶态金属突出优点。

②耐蚀性，远优于典型的不锈钢，这可能是因为其表面易形成薄而致密的钝化膜；同时其结构均

匀，没有金属晶体中经常存在的晶粒、晶界等缺陷，不易产生引起电化学腐蚀的阴、阳两极。

③磁学性能，由于其电阻率比一般金属高，可以大大减少涡流损耗。低损耗、高磁导，成为引人注目的新型材料。变压器、电机等用非晶合金制造的铁芯空载损耗可降低60-80％，因此被誉为节能的“绿色材料”。

缺点：

非晶态金属的致命弱点，即在500度以上就会发生晶化过程，因此材料的使用温度受限；制造成本高也是非晶态金属广泛应用的一个障碍。