非晶合金的发展与应用

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非晶合金材料的研究及其应用

非晶合金材料的研究及其应用

非晶合金材料的研究及其应用近年来,非晶合金材料在科技领域中引起了越来越多的关注,其特殊的物理和化学特性使其在各种应用中具有广泛的潜力。

本文将介绍非晶合金材料的研究和应用,并展示其未来的发展趋势。

一、什么是非晶合金材料非晶合金材料,也称为非晶态金属材料或非晶态合金,是一种特殊的金属材料,其晶体结构是无序的。

与传统的金属材料不同,非晶合金材料的原子排列没有规则性,是一种凝固态的无定形物质。

因此,非晶合金材料具有一些非常特殊的物理和化学特性。

二、非晶合金材料的制备非晶合金材料的制备通常使用高温快速冷却(也称为快速凝固)技术。

这种技术可以将金属材料从液态状态快速冷却到固态状态,从而防止其结晶。

通过这种方法,可以制备出具有非晶态结构的金属材料。

三、非晶合金材料的特性非晶合金材料具有一些非常特殊的物理和化学特性,包括优异的高温稳定性、高强度和高韧性、优异的磁性和可挠性、良好的耐腐蚀性等。

与这些特性相对应的是,非晶合金材料在制备和形态控制方面的技术难度和成本也较高。

四、应用领域非晶合金材料在航空、汽车、电子等领域具有广泛的应用。

在航空航天领域,非晶合金材料可用于制造高温引擎涡轮叶片、热交换器、弹簧等部件。

在汽车工业中,非晶合金材料可用于制造发动机涡轮叶片、变速器零件等。

在电子产业中,非晶合金材料可用于制作头部、磁芯等。

此外,非晶合金材料还在医疗、环保、能源等领域具有广泛的应用。

例如,在医疗领域,非晶合金材料可用于制造支架、人工关节等。

在能源领域,非晶合金材料可用于制造太阳能电池板、风力发电机及储能等。

五、未来的发展趋势虽然非晶合金材料有广泛的应用前景,但目前仍存在一些问题。

其中,成本是当前最大的阻碍因素之一,同时,非晶合金材料的特性和性质也需要进一步提高和改进,以满足更广泛的应用需求。

因此,未来的发展趋势将主要集中在以下两个方面:一是降低成本和提高质量。

二是进一步完善材料设计和工艺技术,以满足更多领域的应用需求,如高温高压、耐腐蚀等方面的应用。

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。

非晶态合金的研究与应用

非晶态合金的研究与应用

非晶态合金的研究与应用非晶态合金是一种新型材料,它由于拥有优异的耐热、耐腐蚀、高强度等特性,近年来在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。

本文将就非晶态合金的研究进展、应用现状以及未来展望进行探讨。

一、研究进展非晶态合金是指其晶体结构为无定形或近似无定形的金属合金,具有独特的物理、化学、机械等性质。

20世纪60年代初期,普鲁士莱茵的巴赫曼等人首次制备出铌基非晶态合金,此后,非晶态合金的研究逐渐成为材料科学的一个重要研究方向。

经过多年的研究,目前已经开发出了包括铁基、镍基、铜基、铝基、镁基等各种类型的非晶态合金,并对其晶体结构和性质进行了深入的研究。

二、应用现状1. 航空领域非晶态合金由于具有高强度、高韧性、耐热、耐腐蚀等特性,被广泛应用于航空领域。

例如,美国洛克希德公司利用非晶态合金制造出了一种新型航空发动机,其在空气动力学性能、噪音减小等方面都有明显优势。

2. 汽车领域非晶态合金在汽车领域的应用也越来越广泛。

一方面,它可以用于汽车发动机的关键零部件,例如气门、软驱动轮等,提高汽车的使用寿命和性能。

另一方面,非晶态合金可以制成优质的碳纤维强化复合材料,用于汽车的车身和车架等关键部件。

3. 电子领域非晶态合金在电子领域的应用也十分广泛。

例如,可以用于制造具有高密度、高性能的磁存储器件;也可以用于制造高效、节能的电力变压器。

三、未来展望目前,非晶态合金的研究已经向材料的多功能化、多组分化、形状记忆等方向发展。

未来,非晶态合金的研究方向将主要集中在以下几个方面:1. 研究制备大块非晶态合金目前,非晶态合金的制备还存在着一些难点,如制备简便度较低、生产成本较高等问题。

因此,未来将继续探索新的制备方法,力争制备大块非晶态合金。

2. 规模化应用目前,虽然非晶态合金在各个领域得到了广泛应用,但其规模化应用还面临着很多困难。

因此,未来将加大推广力度,促进非晶态合金的规模化应用。

3. 多功能化材料的开发除了单一的材料特性,未来非晶态合金的研究将探索其多功能化应用。

非晶合金的材料性能及应用研究

非晶合金的材料性能及应用研究

非晶合金的材料性能及应用研究非晶合金是一种由金属元素和非金属元素组成的材料,相比于传统的晶体合金,它具有更高的硬度、强度和耐磨性,同时具备优异的电学性能和磁学性能。

这让非晶合金在各种领域的应用范围变得更加广泛。

本文将探究非晶合金的材料性能及其在不同领域的应用研究。

一、非晶合金的材料性能1. 硬度和强度非晶合金具有高硬度和强度,可以使用在制造坚硬的工具上。

它的硬度可达到传统合金的两倍以上,这使得非晶合金在制造挖掘机、矿山开采设备、汽车零部件、切削刀具等领域具备显著的优势。

同时,非晶合金在抗疲劳性方面也具有很好的表现,比普通金属材料更耐久。

2. 耐腐蚀性非晶合金在抗腐蚀性方面也表现出色,可以在潮湿的环境和强酸强碱的环境中保持材料的完整性和性能稳定性。

这使得非晶合金成为了可制造食品和药品等领域中使用的材料。

3. 电学性能非晶合金在电学性能方面表现出色。

它具有比普通金属更高的电导率和磁电感应率,因此在制造高频电子设备、变压器、电感器、电动机等领域具备巨大的潜力。

非晶合金还能够制作可折叠的薄膜电子器件,这在未来的设备制造中具有广泛的应用前景。

4. 磁学性能非晶合金在磁学性能方面也有不错的表现。

它能够制作出高性能的磁性材料,具有高饱和磁感应强度和低损耗,这让它在电磁感应器材制造、电动汽车马达、磁盘存储等领域中发挥了重要的作用。

非晶合金可以通过改变合金成分和处理工艺来调节其磁性能,因此具备很大的可调性。

二、非晶合金在不同领域的应用研究1. 电子工业非晶合金在电子工业中的应用越来越广泛。

例如,利用非晶合金来制作电磁感应器件,可以大大提高电磁感应器件的效率和自感系数,同时也减少了器件的尺寸和重量。

在手机、电脑、平板电视等电子设备中,也可以采用非晶合金来替代传统的磁性材料,从而提高电子设备的性能和稳定性。

2. 汽车工业汽车工业是一个非晶合金材料应用领域十分广泛的行业。

利用非晶合金来制造汽车引擎和转向器等部件,可以提高汽车的燃油效率和性能稳定性。

2024年非晶合金市场前景分析

2024年非晶合金市场前景分析

2024年非晶合金市场前景分析引言非晶合金,又称为非晶态合金或非晶态金属,是一种具有非晶态结构的金属材料。

与传统的晶态金属相比,非晶合金具有许多优异的物理和化学性质,因此在各个领域具有广阔的应用前景。

本文将对非晶合金市场的前景进行分析。

行业发展现状目前,全球非晶合金市场呈现出快速增长的态势。

以电子、汽车、航空航天等行业为例,非晶合金材料在电子封装、汽车零部件和航空航天设备等领域得到广泛应用。

而且,随着技术的进步和市场需求的增加,非晶合金市场的规模将进一步扩大。

市场驱动因素非晶合金市场的增长主要受到以下几个市场驱动因素的影响:1.电子产品需求的增加:随着智能手机、平板电脑等电子产品的普及,对高性能、小型化电子元件的需求正在增加,而非晶合金能够提供更好的性能和稳定性。

2.新能源领域的发展:随着全球对可再生能源的关注程度不断提高,新能源领域对非晶合金材料的需求也在增加。

例如,太阳能电池板和燃料电池中的非晶合金材料能够提高能源转化效率。

3.汽车工业的转型:汽车工业正朝着电动化、轻量化和智能化方向发展,非晶合金作为一种轻质和高强度材料,可以满足汽车工业对材料性能的需求。

4.基础设施建设的加速推进:基础设施建设的加速推进也为非晶合金市场的增长提供了机遇。

例如,高速铁路、城市轨道交通等领域对非晶合金材料的需求在不断增加。

市场挑战和机遇虽然非晶合金市场具有广阔的发展前景,但仍面临一些挑战。

其中主要包括:1.生产成本高:非晶合金材料的生产成本相对较高,导致其价格较高,限制了其在某些领域的应用。

2.技术发展不足:非晶合金制备技术相对复杂,需要高水平的技术支持。

在某些地区,缺乏专业人才和研发机构,限制了技术的发展和应用的推广。

然而,随着技术的进步和市场需求的增加,非晶合金市场仍然充满机遇。

未来几年,非晶合金市场有望迎来更多的应用领域和市场机会。

市场前景分析根据市场研究数据和趋势分析,非晶合金市场的前景非常乐观。

预计在未来几年内,市场规模将继续扩大,并且增长速度将保持稳定增长。

非晶合金发展趋势

非晶合金发展趋势

非晶合金发展趋势一、引言随着科技的飞速发展,非晶合金作为一种新型材料,已经引起了广泛的关注。

非晶合金具有优异的物理性能和力学性能,被广泛应用于电子、机械、航空航天等领域。

本文将探讨非晶合金的发展趋势,并分析其未来的应用前景。

二、非晶合金的概述非晶合金,又称金属玻璃,是一种具有无序原子结构的合金。

与传统的晶体结构相比,非晶合金的原子排列更加紧密,使得其具有优异的物理性能和力学性能。

非晶合金的制备方法主要有快速凝固法、铜模铸造法等。

由于其独特的结构,非晶合金表现出高强度、高硬度、优异的耐腐蚀性和磁性能等特点。

三、非晶合金的应用现状1.电子领域:非晶合金作为一种优异的磁性材料,被广泛应用于电子领域。

例如,在变压器、电感器等电子元件中,非晶合金可以有效提高能效和降低能耗。

2.机械领域:由于非晶合金具有高强度和高硬度,因此被用于制造高性能的机械零件。

在汽车、机床等机械制造领域,非晶合金的应用可以提高机械的性能和使用寿命。

3.航空航天领域:航空航天领域对材料的要求极高,非晶合金凭借其优异的性能在该领域得到了广泛应用。

例如,在飞机发动机、火箭等关键部件中,非晶合金可以有效减轻重量、提高强度和耐腐蚀性。

四、非晶合金的发展趋势1.新材料研发:随着科技的不断进步,人们对非晶合金的性能要求也在不断提高。

未来,研发具有更高性能的新型非晶合金将成为重要的发展趋势。

通过改变合金成分、优化制备工艺等方法,可以获得具有更好力学性能、耐腐蚀性和磁性能的非晶合金。

2.制备工艺创新:目前,非晶合金的制备工艺仍然存在一定的局限性和挑战。

因此,开发新型的制备工艺是非晶合金发展的另一个重要方向。

例如,通过引入先进的凝固技术、优化热处理工艺等方法,可以实现非晶合金的大规模制备和工业化应用。

3.跨领域应用拓展:目前,非晶合金主要应用于电子、机械和航空航天等领域。

未来,随着其性能的不断提升和制备工艺的创新,非晶合金有望在更多领域得到应用。

例如,在生物医学领域,可以利用非晶合金的优异性能制造医疗器械和植入物;在能源领域,可以利用其高效储能和转换特性开发新型电池和储能系统。

非晶合金的研究与应用

非晶合金的研究与应用

非晶合金的研究与应用随着科技的不断进步,新材料的研究和应用也日益增多。

其中非晶合金因其独特的性能和广泛的应用前景,正在成为广泛关注的研究领域。

本文将介绍非晶合金的定义、制备方法、物理性质以及应用领域等方面的研究进展。

一、非晶合金的定义非晶合金又称为无定形合金,与我们常见的结晶合金不同,它的晶体结构没有规则的周期性排列,而是随机排列的。

因此,其原子排列方式无法长时间保持,也就是说无法形成晶粒。

这种材料因其无定形结构而具有许多独特的性质,例如高硬度、高韧性、优异的电子导电性以及磁导率等等。

二、非晶合金的制备方法非晶合金的制备方法是通过快速凝固的方法来制备。

常见的快速凝固方法有高压水淬法、快速凝固带法、微波炉加热法和熔液淬火法等等。

利用这些方法,可以在非常短的时间内使原子在液态态状态下迅速凝固成固态材料,从而形成无定形结构。

这些制备方法不仅能够制备出无晶相、高硬度的非晶合金,同时较容易控制其性质,使其更适合特殊的应用需求。

三、非晶合金的物理性质非晶合金的物理性质在许多方面都优于晶态合金。

首先是硬度和强度方面,非晶合金的硬度是晶态合金的两倍左右,同时强度也更高。

其次是磁性和电学性能,在非晶合金中,原子之间的排列更随机,相互作用也更容易形成磁性和电学性能。

除此之外,非晶合金还具有优异的耐腐蚀性能、生物相容性、低摩擦系数等特点。

四、非晶合金的应用领域由于其独特的物理性质和广泛的应用前景,非晶合金得到了广泛的关注和研究。

其中最为广泛的应用领域包括:1. 光存储材料:非晶合金能够存储高密度和高速的信息,因此用作光存储材料在信息技术领域中具有重要应用。

2. 导电材料:由于其优异的电导性与低电阻率,非晶合金有着广泛的应用前景,特别是在汽车、工业等领域。

3. 磁性材料:非晶合金的磁性能力更突出,因此在磁存储器、电动机等领域被广泛应用。

4. 生物医学:非晶合金的生物相容性高、稳定性好,能够延长生物组织和器官的使用寿命,因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。

2024年铁基非晶合金市场前景分析

2024年铁基非晶合金市场前景分析

2024年铁基非晶合金市场前景分析1. 引言随着科技发展和工业进步,铁基非晶合金作为一种新兴材料受到了广泛关注。

本文将对铁基非晶合金市场的前景进行深入分析,探讨其发展趋势以及可能面临的挑战。

2. 铁基非晶合金概述铁基非晶合金是一种以铁为基础元素的非晶态合金材料。

与传统的晶态合金相比,铁基非晶合金具有优异的物理性能和化学性能,如高硬度、高强度、低磁饱和磁感应强度等。

这些特性使得铁基非晶合金在多个领域具有广泛的应用潜力。

3. 铁基非晶合金市场需求分析铁基非晶合金市场的需求受多个因素影响。

首先,随着现代工业对高性能材料的需求增加,对铁基非晶合金的需求也随之增加。

其次,铁基非晶合金具有很多传统合金所没有的特性,可以满足一些特殊应用的需求,例如航空航天领域和电气设备制造领域等。

此外,一些国家和地区的环境法规对材料的要求也在推动铁基非晶合金的需求增长。

4. 铁基非晶合金市场发展趋势铁基非晶合金市场面临着广阔的发展空间和机遇。

首先,随着材料研发技术的不断进步,铁基非晶合金的制备成本不断降低,使得其在市场上更具竞争力。

其次,铁基非晶合金的应用领域不断拓展,尤其是在高性能电子产品和新能源领域。

此外,一些新兴产业和领域的发展也为铁基非晶合金创造了更多的机会。

5. 铁基非晶合金市场挑战虽然铁基非晶合金具有吸引人的特性和潜力,但市场发展过程中也面临一些挑战。

首先,铁基非晶合金的生产技术相对较新,制备工艺还不够成熟,需要进一步的研究和发展。

其次,铁基非晶合金的价格较高,限制了其广泛应用的可能性。

此外,市场上存在许多其他材料的竞争,也给铁基非晶合金的市场份额带来了一定的压力。

6. 铁基非晶合金市场前景展望尽管铁基非晶合金市场面临一些挑战,但是其发展前景仍然较为乐观。

随着研发和制备技术的进一步突破,铁基非晶合金的成本将会进一步降低,使其更具市场竞争力。

预计在电子、航空航天以及新能源等领域,铁基非晶合金将会有更广泛的应用。

此外,一些政策和法规的引导也将有助于铁基非晶合金市场的发展。

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非晶合金的发展与应用学校:班级:学号:姓名:指导教师:日期:目录目录 2一、非晶合金简介 2二、非晶合金的发展历史 2三、非晶形成的控制因素 33.1 非晶形成的热力学因素 33.2非晶形成的动力学因素33.3非晶形成的结构学因素3四、大块非晶合金制备方法 34.1液相急冷法 34.2气相沉积法 44.3化学溶液反应法 44.4固相反应法 4五、非晶合金制备工艺技术 45.1铜模吸铸法 55.2粉末冶金技术55.3熔体水淬法 55.4压铸法 55.5非晶条带直接复合爆炸焊接55.6定向凝固铸造法 55.7磁悬浮熔炼铜模冷却法55.8固态反应5六、非晶合金性能 66.1大块非晶合金的机械性能 66.2非晶合金优秀的耐蚀性6七、非晶合金应用实例 6八、参考文献7一、非晶合金简介非晶态合金又称金属玻璃,具有短程有序、长程无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。

与晶态合金相比,非晶合金具备许多优异性能,如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等。

块体非晶合金材料的迅速发展,为材料科研工作者和工业界研究开发高性能的功能材料和结构材料提供了十分重要的机会和巨大的开拓空间。

二、非晶合金的发展历史1959年,美国加州理工大学Duwez在研究晶体结构和化合价完全不同的两个元素能否形成固溶体时,偶然发现了Au70-Si30 非晶合金。

1969年陈鹤寿等将含有贵金属元素Pd的具有较高非晶形成能力的合金(Pd-Au-Si,Pd-Ag-Si等),通过B2O3反复除杂精炼,得到了直径1mm的球状非晶合金样品。

1989年日木东北大学的Inoue等通过水淬法和铜模铸造法制备出毫米级的La-AI-Ni大块非晶合金,随后Zr基非晶合金体系也相继问世。

20世纪90年代以来,人们在大块非晶合金制备方而取得了突破性进展。

Inoue等成功地制备了Mg-Y-(Cu, Ni), La-AI-Ni-Cu, Zr-AI-Ni-Cu等非晶形成能力很高,直径为1一10 mm的棒,条状大块非晶态合金。

Johnson等也发现了非晶形成能力比较好的Zr-Ti-Ni-Cu-Be合金体系。

目前,合金材料体系有La基、 Zr基、已开发出的块体非晶Mg基、 Al基、Ti基、 Pd基、 Fe基、Cu 基、Ce基等。

1970年在前南斯拉夫的布莱拉召开了第一届国际快淬金属会议(RQI ) ,1975年在关国的坎布里奇召开了第二届国际快淬金属会议(RQII),此后每隔3年就定期举办一次国际快淬金属会议。

1975年关国Allied Corporation开始生产Metglas 2826,其软磁性能比Permalloy 好;1978年示范推广采用Meglas磁芯的节能变压器;1979年利用平断而流铸技术专利生产宽金属玻璃带;1980年在关国帕西潘尼建设投资1千万关元的工厂,生产Metglas合金。

此后,国际快淬金属会议虽然从未间断,但是,非晶合金的应用却止步于软磁材料,在其它方而一直没有取得进展,会议的关注度慢慢冷了下来,2005年8月在韩国举办了第十二届会议(RQ 12)。

特别是Johnson教授用他们发现的Vitreloy合金制造了第一件非屏,高尔夫球杆,引起了人们对大块非屏,合金作为结构材料的极大兴趣和期望。

2000年9月在新加坡举办了首届大块非屏,合金国际研讨会(International conference on bulk metallic glasses),此后,每隔1. 5年定期举行,人们的关注度也越来越高。

2002年3月在中国台湾,2004年10月在中国北京,2005年5月在美国田纳西州,已经举办了4届会议。

2006年10月在日本淡路岛举办第五届大块非屏,合金国际研讨会。

半个世纪以来,非晶合金已经从当初被嘲笑为“愚蠢的合金”,发展成为今天航天、航空等高技术和高档手表、手机、手提电脑等时尚品争相选用的时尚材料。

作为兼有玻璃、金属,固体和液体特性的新型金属材料,非晶合金是金属材料很多记录的“保持者”:比如,非晶合金是迄今为止发现的最强的金属材料和最软的金属材料之一(最强的Co基非晶合金的强度高达到创纪录的6.0 GPa最软的Sr基非晶合金的强度低至300 MPa);非晶合金还是迄今为止发现的最强的穿甲材料,最容易加工成型的金属材料,最耐蚀的金属材料,最理想的微、纳米加工材料之一;非晶合金还具有很宽的成分调制范围、具有过冷液相区(软化区)、遗传、记忆、软磁、大磁熵和蓄冷效应等独特性能。

三、非晶形成的控制因素3.1 非晶形成的热力学因素在热力学上,非晶态是一种亚稳态,在相同温度下其对应的自由能既高于平衡条件下的非晶态相,也高于非平衡过程的其他所有亚稳相.因为任何其他亚稳相的形成都比非晶态相更依赖于原子扩散和重排。

3.2非晶形成的动力学因素从动力学的观点来看,讨论非晶态合金形成的关键问题,不是材料从液态冷却时是否会形成非晶,而是讨论在什么条件下,能使液态金属冷却到非晶态转变温度以下而不发生明显的结晶,或不发生可察觉到的结晶。

从液态到固态的快速冷却过程中,如果抑制了结晶过程的形核与长大,就可以形成非晶。

3.3非晶形成的结构学因素基于1988年以来所发现的具有大GFA的多组元合金体系,Inoue等人提出了合金获得大的GFA的三条经验原则:(1)多于三种组元的多组元体系;(2)基本组元之间有大于12%的原子尺寸差;(3)基本组元之间有较大的负混合热在三元合金中组成元素的原r尺寸可以分为三组:大,中,小大的原子尺寸差及负的混合热可以增加深过冷熔体的随机堆跺密度,从而得到高的液固界而能,并增加原子重新排列的困难程度在块状非晶合金中形成高度随机密堆结构己经得到了证实。

四、大块非晶合金制备方法非晶态金属属于非平衡状态,按常规的金属材料制作方法难以得到,必须采取特殊技术,使晶核的形成及长大得到抑制才行。

目前制备非晶态金属有许多方法,大体上可以分为四大类:液相急冷法、气相凝聚法、溶液化学反应法和固相反应法。

起初以液相急冷法为主流,1975年以后用气相法做非晶态金属薄膜的研究非常活跃。

自1983年以来,固相反应法被作为非晶态金属制作的新方法开始受到关注,发展很快.充分利用各种方法的长、短处可使非晶态金属得到多方面应用。

4.1液相急冷法此方法是将金属加热熔化,然后采取各种方法让液态金属快速冷却凝固,形成非晶态金属。

该方法在非晶态金属制作中用得最广泛、最频繁,目前得到应用的非晶态金属几乎都是由此制成的。

此方法的种类很多,用不同的急冷法得到的非晶态金属的形态、性质都有很大不同。

4.2气相沉积法气相沉积法是通过加热、溅射等各种手段使金属先变成原子、分子、离子或原子团状态,然后沉积到基板上,形成非晶态金属。

此法是从制作非品态金属磁性薄膜而发展起来的.目前在制造薄膜、超微粉、多层膜以及人造晶格膜时经常运用气相沉积法。

此法大体上可以分成两大类:一类是物理气相沉积法,包括真空蒸镀法、溅射法、离子束法、ICB(Iion cluster beam)法等;另一类是化学气相沉积法,包括热CVD法、光CVD法和等离子体CVD法。

气相沉积法中,一个非常重要的因素是飞往基板的粒子运动能量和基板周围的真空度。

真空蒸镀法虽有基板温度不升高、堆积速度快、装置结构简单、调节方便等优点,但是粒子运动能量低,仅有0,01-1eV左右,必须将基板温度降到很低才行。

另外,形成的膜与基板接合强度低,所以在非晶态金属制作中用得不多。

溅射法虽然膜的形成机构复杂,难以控制,基板温度上升显著,但是粒子能量在为数lOeV,很适合做非晶态金属,而且膜与基板接合牢,成分控制也比真空镀膜好,是制取非晶态金属薄膜的主要方法。

用溅射法能使一些用液相急冷法不能非晶态化的合金非晶态化,如Fe-Mo, Fe-La, Fe-Cu-Ag等合金系。

溅射法的主要缺点:一是粒子能量难以控制,基板温度上升快;二是真空度低,Ar等杂质易混入试料中。

用此法获得的非晶态金属的性能与液相急冷法获得的非晶态金属相差很大.最近离子束法的研究很受重视。

此真空度高,能避免Ar等气体元素混入,离子束也容易控制,可以在很宽的成份范围内制取很干净、性能很好的非晶态薄膜;不足处是膜形成速度太慢。

4.3化学溶液反应法化学溶液反应法有两种:一是电解镀膜法,二是无电解镀膜法。

前者是早已为人们所知的非晶态金属薄膜制作法,是通过加入电流使金属离子直接还原析出在电极上,其最大特点是能简单、大面积形成非晶态金属薄膜。

此法最近又开始重新引人注目,即在材料的防腐等领域得到了应用。

因为此法是在溶液中靠电极反应而生成膜,所以控制溶液的种类、温度、电解条件等都很重要.无电解镀膜法是不加电流,而在溶液中加人一些还原剂,靠其化学反应在基板上析出形成薄膜。

4.4固相反应法这个领域的研究目前最活跃,论文数最近几年上升也最快,作为非晶态金属制作的新方法受到关注。

固相反应法大体上可以分为四大类:第一类是利用电子线、放射线等的照射使金属非晶化。

第二类是将两种金属做成间隔为数mm的多层膜,然后在高真空中加热到数百度,靠加热反应形成非晶态金属。

第三类是让AB, AB2,,AB3型金属间化合物在常温或常温以上的高温中吸收氢气,在金属与氢气反应巾形成非晶态金属。

第四类是机械合金化法(mechanical alloging),一般简称MA法.这种方法是将数种金属粉末混在一起,靠球磨碰撞等机械能量使金属粉末局部破坏、压挤,在微观上混合化、合金化和微粒化。

通过局部加热,扩散反应,从而获得非晶态金属粉末。

前三种方法形成非晶态相的合金成分都有局限于金属间化合物的倾向,而MA法则不存在此限制.MA法能在液相急冷法不能获得的合金成分范围内获得非晶态相,这已在Fe-Zr, Cu-Nb-Sn, Ag-Cu,Ni-Ti, Ni一Zr, Cu一Zn, Ag-Fe等许多系中得到证实。

此法所需设备简单,操作方便,适应的合金范围宽,是一种大量生产非晶态金属粉末的有效方法。

近几年来,与MA法有关的研究很活泼,但用此法制出的非晶态金属粉末很微细,表面易氧化,反应所需时间长,容器的磨损带来的杂质混人现象也难避免。

另外,非晶态化的均一性与液相急冷法相比是否相同还不清楚.粉末及压粉体性能达到或超过液相急冷法的粉末及压粉体的性能报道也很少,这些都是急待解决的间题.与MA法相似的还有一种方法叫MG法(mechanical grin-ding),也同样广泛地在研究中。

MG法与MA法不同之处是其出发原料不同,它不是以两种以上的纯金属粉末,而是以这几种金属的合金粉末为原料。

五、非晶合金制备工艺技术大块非晶合金研究热潮的兴起正是基于制备技术的突破大块非晶合金的玻璃形成能力在以下情况会受到削弱:①多组元合金成分偏离了共晶或近共晶成分点;②原材料的纯度不够高;③在母合金熔配或者是成形过程中引入了杂质;④成形前母合金的过热度选择不合适为了提高合金的玻璃形成能力,所有制备大块非晶合金的办法都是根据上述四条优化制备工艺。

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