材料合成与制备(2)
材料合成与制备方法
A.晶核形成的热力学势垒 要大，液体大
C.在粘度与温度关系相似的条件下， 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。
2）结构模型
A.微晶模型：基本思想是：大多数原子与其最近邻原子的相对位置与晶体情形完全相同，这些原子组成一纳米至几十纳米的晶粒，长程有序性消失主要是因为这些微晶取向散乱、无规的原因。
答：B—S法的构思是在一个温度梯度场内生长单晶，在单—固——液界面上成核。待结晶的材料通常放在一个圆柱形的坩埚内，坩埚可垂直或水平放置，使坩埚下降通过一个温度梯度，或使加热器沿坩埚上升。
第二章、
1.试说明非晶态的概念与特性
答：1）概念：非晶体物质是介于晶体和液体之间有序度的一种聚集态，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但长程无序的特殊物质状态。
2.试推导液固生长系统的相变驱动力。
解：设晶体流体的界面面积为A，垂直于界面的位移为∆X，系统的吉布斯自由能的降低为∆G，界面上单位面积的驱动力为f；驱动力做功：f·A·∆X=—∆G
f=-∆G·A·∆X=-∆G·∆V
生长驱动力在数值上等于生长单位体积的晶体所引起的系统吉布斯自由能的变化，负号表示界面向流体中位移引起系统自由能降低。
2）特性： a.高强度、高韧性b.抗腐蚀性c.软磁特性d.超导电性e.光学性质：光吸收、光电导、光致发射f.其它性质：室温电阻率高，负的电阻温度系数。
2.试说明常见非晶态的分类
答： 1）非晶态合金
2）非晶态半导体材料
3）非晶态超导体
4）非晶态高分子材料
5）非晶态玻璃
3.试说明非晶态材料的形成条件和结构模型
6.说明影响CVD的参数
材料合成与制备方法
材料合成与制备方法材料合成是材料科学领域中的关键环节，合成方法的选择直接影响到材料的性能和应用。
本文将介绍几种常见的材料合成方法和制备技术，包括化学合成、物理合成和生物合成等。
一、化学合成化学合成是一种通过化学反应来制备新材料的方法。
通常需要原料物质在特定条件下进行反应，生成目标产物。
常见的化学合成方法包括溶液法、气相法和固相法等。
1. 溶液法溶液法是一种将原料物质溶解在适当的溶剂中，通过溶液中物质的扩散、固相沉淀和晶体生长等过程，制备出所需的材料的方法。
这种方法操作简单，适用于多种材料的合成。
2. 气相法气相法是一种将原料物质气化或溶解在惰性气体中，通过气相反应生成目标产物的方法。
这种方法通常用于制备高纯度、高质量的材料，适用于一些高温、高真空条件下的合成。
3. 固相法固相法是一种将原料物质混合均匀后，在高温条件下进行反应生成目标产物的方法。
这种方法适用于高温烧结、固相反应等制备过程。
二、物理合成物理合成是一种利用物理方法实现材料合成的方式。
常见的物理合成方法包括熔融法、机械合成和溅射法等。
1. 熔融法熔融法是一种将原料物质加热至熔化状态后冷却凝固成材料的方法。
这种方法通常用于金属材料、陶瓷材料等的制备，具有制备工艺简单、成本低廉的优点。
2. 机械合成机械合成是一种通过机械力对原料物质进行机械混合、压缩、研磨等过程，实现材料合成的方法。
这种方法适用于一些不容易发生化学反应的材料，可以制备出高性能的复合材料。
3. 溅射法溅射法是一种利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面原子或分子脱落并沉积在基底上形成薄膜的方法。
这种方法适用于制备薄膜、涂层等材料，广泛应用于电子、光电等领域。
三、生物合成生物合成是一种利用生物体或生物体系来合成材料的方法。
常见的生物合成方法包括生物体内合成、发酵法和生物模板法等。
1. 生物体内合成生物体内合成是一种利用生物体自身代谢过程中产生的物质合成材料的方法。
这种方法适用于生物体本身就能够合成目标产物的情况，具有环境友好、资源可再生的优点。
材料合成与制备_复习资料(有答案)
第一章溶胶-凝胶法名词解释1.胶体(Colloid)：胶体是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的质量可以忽略不计，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。
2.溶胶：溶胶是具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进行布朗运动的体系。
分散粒子是固体或者大分子颗粒，分散粒子的尺寸为1nm-100nm，这些固体颗粒一般由10^3个-10^9个原子组成。
3.凝胶(Gel)：凝胶是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网络骨架，骨架孔隙中充满液体或气体，凝胶中分散相含量很低，一般为1%-3%。
4.多孔材料：是由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体所组成。
填空题1.溶胶通常分为亲液型和憎液型型两类。
2.材料制备方法主要有物理方法和化学方法。
3.化学方法制备材料的优点是可以从分子尺度控制材料的合成。
4.由于界面原子的自由能比内部原子高，因此溶胶是热力学不稳定体系，若无其它条件限制，胶粒倾向于自发凝聚，达到低比表面状态。
5.溶胶稳定机制中增加粒子间能垒通常用的三个基本途径是使胶粒带表面电荷、利用空间位阻效应、利用溶剂化效应。
6.溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。
7.溶胶－凝胶制备材料工艺的机制大体可分为三种类型传统胶体型、无机聚合物型、络合物型。
8.搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。
9.溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。
10.对于金属无机盐的水溶液，前驱体的水解行为还会受到金属离子半径的大小、电负性和配位数等多种因素的影响。
简答题溶胶－凝胶制备陶瓷粉体材料的优点？制备工艺简单，无需昂贵的设备；对多元组分体系，溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性；反应过程易控制，可以调控凝胶的微观结构；材料可掺杂的范围较宽(包括掺杂量及种类)，化学计量准确，易于改性；产物纯度高，烧结温度低等。
第二章水热溶剂热法名词解释1.水热法：是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用水溶液作为反应体系，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。
材料合成与制备第2章材料合成与制备的主要途径
第2章材料合成与制备的主要途径材料合成与制备的方法很多，从材料的物态上看，材料合成与制备的主要途径可以分为三种类型，即：基于液相—固相转变的材料制备；基于固相－固相转变的材料制备；基于气相—固相转变的材料制备。
2.1 基于液相—固相转变的材料制备基于液相—固相转变的材料制备一般可分为两类：一类是从熔体出发，通过降温固化得到固相材料，如果条件适合并且降温速率足够慢可以得到单晶体，如果采用快冷技术可以制备非晶(玻璃态)材料；另一类则从溶液出发，在溶液中合成新材料或有溶液参与合成新材料，再经固化得到固相材料。
2.2.1 从熔体制备单晶材料单晶材料的制备必须排除对材料性能有害的杂质原子和晶体缺陷。
低杂质含量、结晶完美的单晶材料多由熔体生长得到。
熔体生长中应用得最广的方法是直拉法(Czochralski法)生长。
直拉法的特点是所生长的晶体的质量高，速度快。
半导体电子工业所需的无位错Si单晶就是采用这种方法制备的。
图2.l是直拉法晶体生长的示意图。
熔体置于坩埚中，一块小单晶，称为籽晶，与拉杆相连，并被置于熔体的液面处。
加热器使单晶炉内的温场保证坩埚以及熔体的温度保持在材料的熔点以上，籽晶的温度在熔点以下，而液体和籽晶的固液界面处的温度恰好是材料的熔点。
随着拉杆的缓缓拉伸(典型速率约为每分钟几毫米)，熔体不断在固液界面处结晶，并保持了籽晶的结晶学取向。
为了保持熔体的均匀和固液界面处温度的稳定，籽晶和坩埚通常沿相反的方向旋转(转速约为每分钟数十转)。
显然，这种旋转使得长成的单晶对转轴有柱面对称性。
高压惰性气体(如Ar)常被通人单晶炉中防止污染并抑制易挥发元素的逃逸。
对易挥发材料也可采用液封技术，即在熔体表面覆盖一层不挥发的惰性液体，如生长GaAs单晶时使用的液封材料是B2O3。
图2.1 直拉法单晶生长示意图1：籽晶；2：熔体；3、4：加热器坩埚下降法又称定向凝固法，也是一种应用广泛的晶体生长技术。
其基本原理是使装有熔体的坩埚缓慢通过具有一定温度梯度的温场，如图2.2所示。
材料合成与制备方法
第一章1、1 溶胶凝胶1、什么是溶胶——凝胶？答：就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。
2、基本原理（了解）3、设备：磁力搅拌器、电力搅拌器4、优点：该方法制备块体材料具有纯度高、材料成分易控制、成分多元化、均匀性好、材料形状多样化、且可在较低的温度下进性合成并致密化等5、工艺过程：自己看6、工艺参数：自己看2、1水热与溶剂热合成1、水热法：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境。
2、溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。
3、优点：a、在有机溶剂中进行的反应能够有效地抑制产物的氧化过程或水中氧的污染；b、非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大；c、由于有机溶剂的低沸点，在同样的条件下，它们可以达到比水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶；d、由于较低的反应温度，反应物中结构单元可以保留到产物中，且不受破坏。
同时，有机溶剂官能团和反应物或产物作用，生成某些新型在催化和储能方面有潜在应用的材料4、生产设备：高压釜是进行高温高压水热与溶剂热合成的基本设备；（分类自己看),高压容器一般用特种不锈钢制成,5、合成工艺：选择反应物核反应介质——确定物料配方——优化配料顺序——装釜、封釜——确定反应温度、压力、时间等试验条件——冷却、开釜——液、固分离——物相分析6、水热与溶剂热合成存在的问题：1、无法观察晶体生长和材料合成的过程，不直观。
2、设备要求高耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬、技术难度大温压控制严格、成本高。
新版材料合成与制备.pdf
第一章绪论1．材料按化学组成可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四类。
2．材料合成与制备是通过一定的途径，从气态、液态或固态的各种不同原材料中得到化学上及性能上不同于原材料的新材料。
研究内容：一是研究新型材料的合成方法；二是研究已知材料的新合成方法、新合成技术，从而指定节能、经济、环保的合成路线及开发新型结构和功能的材料。
3．材料科学与工程的四个基本要素：合成与加工、组成与结构、性质、使用性能。
第二章无机材料合成实验技术1．表征真空泵的工作特性的四个参量：起始压强、临界反压强、极限压强、抽气速率。
2．平衡分离过程：借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。
3．速率分离过程：在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。
4．吸附分离过程：利用混合物中各组分与吸附剂表面结合力强弱的不同，即各组分在固体相（吸附剂）和流体相间的吸附分配能力的差异，使混合物中难吸附组分与易吸附组分得以分离。
特点：①多数吸附剂具有良好的选择性，同时，被吸附组分又可在不同的条件下脱附，方便被吸附组分的分别收集和吸附剂的再生利用；②吸附剂化学稳定性好，分离所得产物纯度高；③吸附与解吸速度快，为快速分离和获得小体积淋洗液创造了条件；④吸附剂价廉易得，实验操作简单；⑤为了增加表面作用位置，吸附剂通常制成多孔结构和大比表面积。
吸附机理：⑴吸附作用机理复杂，包括静电吸附、氢键作用、离子交换、络合作用等多种物理和化学过程；⑵从分子间作用力的观点来看，吸附作用是吸附剂表面的立场与吸附质分子之间相互作用的结果，主要是物理吸附；⑶硅胶、Al2O3表面含有大量羟基及O原子，能与许多物质形成氢键。
氢键和电荷转移相互作用均产生较强的吸附能；⑷极性吸附剂与极性分子之间的吸附力较强，选择性也较高。
材料合成与制备 第2章 水热与溶剂合成
晶核的形成包含了液-固相的转变及形成新的固-液界面，晶体 形成总的自由能变化为：G Gs Gv
常用的溶剂有：乙二胺、甲醇、乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、 苯、甲苯、二甲苯、二甲基乙烷、苯酚、氨水、四氯化碳、甲酸等。
与水热反应相比，溶剂热法具有以下优点： (1)在有机溶剂中进行的反应能够有效地抑制产物的氧化过程或水 中氧的污染。 (2) 溶剂热法扩大了原料的选择范围，如氟化物、氮化物及硫属化 合物等均可作为溶剂热反应的原材料，同时，非水溶剂在亚临界或超 临界状态下独特的物理化学性质极大地扩大了所能制备的目标产物的 范围。 (3)由于有机溶剂的低沸点，在同样的条件下，它们可以达到比水 热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶。
晶核临界半径： r 2
Gv
2）晶体生长理论 晶体生长理论主要研究晶体结构内部、晶体生长条件、晶体
生长状态以及晶体性能四者之间的关系。从微观讲,晶体生长是一 个基元过程，包括以下步骤：
(1)基元的形成 (2)基元在生长界面吸附 (3)基元在界面运动 (4)基元在界面上结晶或脱附
从宏观讲,晶体生长是晶体与环 体界面向流体的推动的过程。驱 动力所做的功为:
(4)由于较低的反应温度，反应物中结构单元可以保留到产物 中，且不受破坏，同时，有机溶剂官能团和反应物或产物作用，生 成某些新型在催化和储能方面有潜在作用的材料。
(5)非水溶剂的种类繁多，其本身的一些特性，如极性与非极 性、配位络合作用、热稳定性等，为人们认识化学反应的实质和晶 体生长的特征，提供了许多值得研究和探索的线索。
材料制备与合成
《材料制备与合成[料]》课程简介课程编号：02034916课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials学分: 2.5学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：材料科学与工程建议修读学期：6开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系课程负责人：方道来先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学考核方式与成绩评定标准：期末开卷考试成绩（占80%）与平时考核成绩（占20%）相结合。
教材与主要参考书目：教材：《材料合成与制备》. 乔英杰主编.国防工业出版社，2010年.主要参考书目：1. 《新型功能材料制备工艺》, 李垚主编. 化学工业出版社，2011年.2. 《新型功能复合材料制备新技术》.童忠良主编. 化学工业出版社，2010年.3. 《无机合成与制备化学》. 徐如人编著. 高等教育出版社, 2009年.4. 《材料合成与制备方法》. 曹茂盛主编. 哈尔滨工业大学出版社，2008年.内容概述：本课程是材料科学与工程专业本科生最重要的专业选修课之一。
其主要内容包括：溶胶-凝胶合成法、水热与溶剂热合成法、化学气相沉积法、定向凝固技术、低热固相合成法、热压烧结技术、自蔓延高温合成法和等离子体烧结技术等。
其目的是使学生掌握材料制备与合成的基本原理与方法，熟悉材料制备的新技术、新工艺和新设备，理解材料的合成、结构与性能、材料应用之间的相互关系，为将来研发新材料以及材料制备新工艺奠定坚实的理论基础。
The course of preparation and synthesis of materials is one of the most important specialized elective courses for the undergraduate students majoring in materials science and engineering. It includes the following parts: sol-gel method, hydrothermal/solvothermal reaction method, CVD method, directional solidification technique, low-heating solid-state reaction method, hot-pressing sintering technique, self-propagating high-temperature synthesis, and SPS technique. Its purpose is to enable students to master the basic principles and methods of preparation and synthesis of materials, and grasp the new techniques, new processes and new equipments, and further understand the relationship among the synthesis, structure, properties and the applications of materials. The course can lay a firm theoretical foundation for the research and development of new materials and new processes in the future for students.《材料制备与合成[料]》教学大纲课程编号：02034916课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials学分: 2.5学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：材料科学与工程建议修读学期：6开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系课程负责人：方道来先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学一、课程性质、目的与任务【课程性质】材料制备与合成[料]是材料科学与工程专业重要的专业选修课。
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2．长程有序和短程有序
从上述的分析可以看出，非晶态材料基本上是无序
结构。然而，当用X射线衍射研究非晶态材料时会发现， 在很小的范围内，如几个原子构成的小集团，原子的排 列具有一定规则，这种规则称为短程有序。晶体和非晶 体是一组对立面，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，见图2.1。
材料合成与制备（2）
第二章 非晶态材料的制备
自从1960年美国加州理工学院杜威兹（P.Duwez）教授
采用急冷方法制得非晶体至今，人们对非晶体的研究已经 取得了巨大成就，某些合金系列已得到广泛应用。例如， 过渡金属–类金属型非金属合金已用于各种变压器；非晶 合金纤维已被用于复合材料的纤维强化；非晶铁合金作为 良好的电磁吸波剂，已用于隐身技术领域；某些非晶合金 具有良好催化性能，已被用于制作工业催化剂；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也 已相当普遍。 本章将简要介绍非晶态材料的基本概念和基本性能，着 重介绍非晶态材料的制备方法。
表2.3 非晶态合金和晶态合金的软磁特性
具有高导磁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。非晶态合 金还可以用工业织布机编织成帘布而不必退火，而且磁 特性在使用过程中不会发生蜕化。钴基非晶态合金不仅 起始导磁率高、电阻率高。而且磁致伸缩接近于零，是 制作磁头的理想材料。特别是非晶态合金的硬度高，耐 磨性好，使用寿命长，适合作非晶态磁头。
2.1.3 非晶态材料的特性
1. 高强度、高韧性 许多非晶态金属玻璃带，即使将它们对折，也不会 产生裂纹。对于金属材料，通常是高强度、高硬度而较 脆，然而金属玻璃则两者兼顾，它们不仅强度高，硬度 高，而且韧性也较好。 高强度、高韧性正是金属玻璃的宝贵特性，见表2.1。 可以看出，铁基和钴基非晶态的维氏硬度可以达到 9800N/mm2，抗拉强度达4000N/mm2以上。
3. 非晶态超导体 20世纪50年代，德国科学家Buckel和Hilsch发现在液氦冷 却的衬底上蒸发得到的非晶态Bi和Ga膜具有超导电性，临界 温度分别为6.1K和8.4K。但它们在升温到20－30K时就发生晶 化，故在室温下无法保持为非晶态。1975年以后，有人用液 体金属急冷法制备了多种具有超导电性的非晶态合金，其Tc、 Hc以及临界电流密度Jc都比较高，开辟了非晶超导电材料的应 用领域。 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，而且品种还在不断扩大。其中，Tc值超过液氦温度 (4~2K)的非晶态合金就有20余种，它们一类是由周期表中左 侧的过渡金屈(La，Zr，Nb)和右侧的过渡金属(Au，Pd，Rh， Ni)组成的金属－金属系合金；另一类是含有类金属元素(P， B，Si，C，Ge)的金属—类金属系合金。
§2.1 非晶态材料的基本概念和基本性质
§2.1.1 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。其中，晶体为典型的 有序结构，而气体、液体和非晶态固体都属于无序结构。 气体相当于物质的稀释态，液体和非晶固体相当于凝聚 态。通过连续转变，可以从气态或液态获得无定型或玻 璃态的凝聚固态─非晶态固体。非晶态固体的分子像在 液体中一样，以相同的紧压程度一个挨着一个地无序堆 积。不同的是，在液体中的分子容易滑动，粘滞系数很 小，当液体变稠时，分子滑动变得更困难，最后在非晶 态固体中，分子基本上不能再滑动，具有固定的形状和 很大的刚硬性。
(2) 它的衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成，没有 表征结晶态的任何斑点和条纹，用电镜测不到晶粒、晶界、 晶格缺陷等形成的衍衬反差；非晶材料的X衍射线衍射谱 表现为一个弥散的馒头包峰。 (3) 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。 从传统的定义分析，所谓非晶态是指以不同方法获得的 以结构无序为主要特征的固体物质状态。我国的技术辞典 的定义是“从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固态 物质状态。”习惯上也称为“过冷的液体”。在很多场合 下，非晶态材料被称为无定型或玻璃态材料。“非晶态” 和“玻璃态”是同义词，都是指原子无序地堆积的凝固状 态。因此，非晶态金属也称为金属玻璃。
界冷速都在104~106K/s 的范围内，如此大的冷速势必将 非晶的获得形状限制在薄带状、细丝状、粉末状等，有
效厚度也一般在100 mm 以下，因此大大限制了非晶合
金的应用范围。
为了获得大块非晶，国内外研究者先后尝试了非晶
粉末压块烧结和非晶薄带叠层复合等方法，但受加工温 度和成型技术的限制，整体性能远低于二次加工前的非 晶粉末或薄带的性能。于是研究的热点再次转向从液相 直接获得大块非晶。 为了确保实际冷速R>临界冷速Rc，实现的途径只能 有两个：一是提高R ；一是降低Rc。受现有冷却技术的 限制，只能降低Rc，开发玻璃形成能力强的合金，使其 临界冷却速度可降至102K/s 以下，甚至更低。
般说来，非晶半导体可分为离子性和共价性两大类。一 类是包括卤化物玻璃、氧化物玻璃，特别是过渡金属氧 化物玻璃。另一类是元素半导体，如非晶态Si、Ge、S、 Se、Te等。这些非晶态半导体呈现出特殊的光学性质。
§2.2 大块非晶合金制备原理
熔体急冷成功制备非晶合金的关键是以大于临界冷
速（Rc）的速度冷却。然而绝大多数合金的非晶形成临
第1 组 主要由前过渡族元素( ETM ,主要是指IV -VI副 族元素) ,Al 和后过渡族元素(LTM ,主要是指VII -VIII 副 族元素) 所组成,如Zr-Al-Ni和Ln-Al-Ni 等。 第2 组 由LTM 、 EMT 和类金属组成,如Fe-Zr-B , FeNb-B 等。 第3 组 为Fe-(Al , Ga) 类金属体系,如Fe-(Al , Ga) 类金 属。 第4 组 为ETM ( Zr , Ti )-Be-L TM ( Ni , Cu) 和MgLn-LTM(Ni ,Cu) 体系。 第5 组 由含贵金属Pd , Pt 和Ni ,Cu 的后过渡族元素 和类金属元素所组成, 如Pd-Cu-Ni-P , Pt-Ni-P 等。
4．非晶态高分子材料 早在二十世纪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 些实际的结构介于有序和无序之间，被认为是结晶不好或 部分结构有序。现在已经证实，许多高聚物塑料和组成人 体的主要生命物质以及液晶都属于这一范畴。
5. 非晶体玻璃 玻璃是非晶态固体中的一种。玻璃中的原子不像晶体那 样在空间作远程有序排列，而近似于液体，一样具有近程 有序排列，玻璃态固体一样能保持一定的外形，而不象液 体那样在自重作用下流动。 石英玻璃的结构是无序而均匀的，有序范围大约为0.70.8nm。x射线衍射分析证明,石英玻璃结构是连续的，熔 融石英中Si－O－Si键角分布大约为120～180，比结晶 态的方石英宽，而Si－O和O－O的距离与相应的晶体中一 样。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。
Tg
图2 过冷液体连续冷却转变曲线示意图
非晶合金的形成受外部条件和内部条件双重因素的
控制。外部条件是指必须冷却得“足够快”。“足够快”
是指穿过Tc~Tm 温区的时间必须“足够短”，短于晶化 所需的孕育期，从而避免晶化的发生，这依赖于先进的 制冷技术。内部条件是指Tc~Tm 温区“足够小”，孕育 期“足够长”，这依赖于合金的元素选择和成分设计。 图2 是过冷液体连续冷却转变曲线示意图。一般地， 随着实际冷却速度的增大，结晶转变的孕育期缩短。
4. 超导电性
目前，Tc最高的合金类超导体是Nb3Ge，Tc＝ 23.2K。然而这些超导合金较脆，不易加工成磁体和 传输导线。1975年杜威兹首先发现La－Au非晶态合 金具有超导电性，后来，又发现许多其他非晶态超导 合金。
5. 非晶半导体的光学性质
人类对非晶态半导体的研究已有30多年的历史了。一
了原子排列的周期性。因此，可以将晶界处一薄片材料看 做是非晶态材料。 根据上述分析，可以将固体材料分成几个层次，即单 晶体、多晶体、微晶体和非晶体。
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态。根据这一定 义，非晶态材料在微观结构上具有以下三个基本特征： (1) 只存在小区间内的短程有序，在近邻和次近邻原子间的 键合(如配位数、原子间距、键角、键长等)具有一定的规律 性，而没有任何长程有序；
2. 非晶态半导体材料 目的研究最多的有两大类：一类是四面体配臵的非 晶态半导体，例如非晶Si和Ge，ⅣB族元素的半导体；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
另一类是硫系非晶态半导体，其主要成分是周期表中 的硫系，例如硫、硒、碲等，包括二元系的As2Se3和多 元素的As81Se21Ge80Te18 ，As30Te43Si12Ge10等。这两类 半导体材料的应用潜力最大，可以制成各种微电子器 件，有许多已经商品化。
表2.1 非晶态合金的机械性能
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。在表2.2中将金属玻璃和 不锈钢的腐蚀速率作了比较。可以看出，Fe－Cr基非 晶态合金在氯化铁溶液中几乎不受腐蚀，而对应的不 锈钢则受到不问程度的腐蚀。其他的金属玻璃和镍 基、钴基非晶态合金也都有极佳的抗腐蚀性能。利用 非晶合金几乎完全不受腐蚀的优点，可以制造耐腐蚀 的管道、电池电极、海底电缆屏蔽、磁分离介质及化 学工业的催化剂。
§2.2.1 过冷液体连续冷却转变曲线
对于给定的合金液，当温度降至熔点Tm 以下时，
它可以采取2 个途径到达固态（如图2 所示）：