非晶态合金的性能与应用讲解
非晶态合金在机器制造中的应用研究
非晶态合金在机器制造中的应用研究随着工业生产的不断发展，机器制造技术也日趋精密。
作为机器制造重要的材料，金属合金的性能和品质直接影响着机器的使用寿命和稳定性能。
虽然传统晶体金属合金已经被广泛应用，但是非晶态合金却正在逐渐成为机器制造的新宠。
非晶态合金是指由金属原子以非晶态排列组合形成的合金，与晶体合金相比，具有较高的硬度、强度和韧性，同时具有一些传统晶体合金所不具备的具有优异性质的化学、热力学和物理特性，如高比强度、低热膨胀系数、高红外透射率、良好的抗氧化性和化学稳定性等。
因此，非晶态合金在机器制造中得到了越来越广泛的应用和发展。
一、非晶态合金的制备技术非晶态合金的制备技术主要有三种：熔融淬火法、气相沉积法和机械合金化法。
其中，熔融淬火法是制备非晶态合金最常用的方法。
其原理是将含有两个或多个金属的合金加热，使其熔化，然后将熔体快速冷却，使金属原子无法排列成规则晶体结构，形成非晶态结构。
而气相沉积法和机械合金化法，则是通过气体反应或机械方法将金属原料混合制备而成，但其制备难度比较大，需耗费大量资源和工具设备。
二、非晶态合金在机器制造中的应用非晶态合金在机器制造中应用广泛，尤其在某些特殊领域，如航空、航天、汽车、电子等领域。
下面分别从机器零件、涂层、传感器等三个方面进行介绍：1. 机器零件非晶态合金在机器零件方面的应用较为常见，如精密的机器轴承、薄膜磁头、音叉等。
其中，由于非晶态合金具有较高的强度和刚性，使得它们可用于制造高性能的齿轮、摆线轮、凸轮等各种机器零件，这些零件具有较高的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性，提高了机器的稳定性能。
2. 涂层非晶态合金可在表面形成极薄的涂层，这些涂层具有高硬度、高抗腐蚀性和耐磨性，常用于涂覆高贵的金属来保护其耐久性和抗氧化性能。
在汽车工业中，涂层通常作为插件使用，以增加汽车零件的寿命，例如使用非晶态合金镀层来改进汽车发动机的耐用性和效率。
3. 传感器非晶态合金还可以用于制造传感器元件，例如压力传感器、磁场传感器、声波传感器等。
非晶态合金在领域中应用探讨
非晶态合金在领域中应用探讨一、前言随着科技的不断进步，材料科学领域的发展也越来越迅猛。
在众多材料中，非晶态合金具有独特的性质和广阔的应用前景。
本文将探讨非晶态合金在领域中的应用，介绍其相应制备方法、性能及应用和发展前景。
二、非晶态合金概述非晶态合金是作为一种新型合金材料出现的。
相比于晶态结构的合金，非晶态合金具有更好的结构和物理性能，能够提高材料力学性能，强度和耐腐蚀性均有较大幅度的提升。
同时，它具有良好的塑性和可变形性，可以方便进行板材生产、复合材料和工程塑料等领域的开发。
此外，非晶态合金在电子、医疗、航空、汽车、环保等行业中也有广泛的应用。
三、非晶态合金制备方法1. 熔融法熔融法是制备非晶态合金的一种常用方法。
该方法是在高温下，将各种元素按一定比例混合，并加入适量的助熔剂，使其熔融混合。
在制备过程中施加快速冷却手段，使混合物迅速冷却至非晶态，在短时间内形成非晶态合金。
2. 溅射法溅射法是将两种或多种材料加热到一定温度后，将之剥离出来形成薄膜。
通过这种方式制备出的非晶态合金，具有多孔结构，在表面区域有较强的反射作用。
3. 高压射频溅射法高压射频溅射法是在高压气氛下利用射频溅射，将材料气化在靶材上，然后快速冷却，获得非晶态合金材料。
该方法适用于制备非常薄的非晶态结构薄膜材料。
四、非晶态合金性能及应用1. 高硬度性非晶态合金的硬度通常达到700到1500公斤/毫米，其硬度甚至比一些工具钢还要高。
2. 高韧性非晶态合金可以通过改变冷却速率和合金元素配方组成来调节其机械性能。
通过优化预合成技术和快速制备复杂形状的非晶态合金，可以生产出高韧性和高拉伸特性的材料。
3. 耐腐蚀性非晶态合金在许多化学环境下具有良好的耐腐蚀性。
高硬度、高韧性和稳定性使得这些合金特别受欢迎。
4. 应用领域非晶态合金在航空航天、汽车工业、医疗器械、工具和模具、声学混响、信息技术和环保等方面有广泛的应用，例如开发制造模具、防弹材料，以及生产读写头，减震、减音、消声等。
非晶合金组织结构及性能分析
非晶合金组织结构及性能分析随着现代科学技术的快速发展，材料学科已经成为现代工程与科技发展的核心之一，而非晶合金正是材料学科中备受瞩目的重要类别之一。
在材料结构与性能方面，非晶合金呈现出了巨大的潜力和广泛的应用前景。
本文将重点探讨非晶合金的组织结构和性能，并分析其在材料学科中的应用和未来发展趋势。
一、非晶合金的组织结构非晶合金是指在熔态下，以快速冷却的方式获得的非晶态合金。
非晶合金的组织结构可以分为两种：非晶态和部分晶态。
在非晶态中，由于快速冷却的速度极快，使得元素之间没有足够的时间进行排列组合，因此形成了无序堆积的结构，这种结构形态类似于玻璃的结构，因此也被称为“金属玻璃”。
而在部分晶态中，由于快速冷却的速度虽然极快，但其不足以形成完全的非晶态结构，因此其中仍然存在一部分晶体结构。
这些晶体的大小和数量都与冷却速率、成分和合金化处理等因素有关，并且在快速冷却处理过程中，晶体的大小通常很小，一般去到纳米级别以下。
二、非晶合金的性能分析由于非晶合金的结构和晶体结构不同，因此其性能也和晶体材料有很大的差异。
以下将重点分析其电学、力学和热学性能。
1. 电学性能非晶合金的电学特性是其最具代表性的性能之一。
非晶合金常常具有非晶态高阻值、大电阻温度系数和良好的电路性能等优点。
首先，由于非晶态合金的微观结构是没有长程有序性的，因此不存在像晶体材料中那样的能隙带和与带隙相关的状态密度效应，进而导致了非晶合金的电阻高于晶体材料。
其次，非晶合金的电阻温度系数大，也就是说，其电阻随着温度的变化程度比晶体材料更加剧烈。
这种特点让非晶合金在电阻器、温度计等电路元件中得到了广泛的应用。
2. 力学性能除了电学性能，非晶合金的机械和力学性能也是其它代表性特点之一。
由于非晶合金的微观结构无序，因此也不存在着常规晶体中的一些结构缺陷。
这一特性让非晶合金显示出了以下几种性质：高强、高剛度、高韌性、高耐磨、高弹性回收率等。
其次，非晶合金所具备的独特结构和性质，让它们在机械、电子、航天等领域得到了广泛的应用。
非晶合金材料的性质与应用
非晶合金材料的性质与应用近年来，非晶合金材料备受科学研究和工业界的关注。
相比传统的晶体材料，非晶合金具有着独特的性质和广泛的应用领域。
本文将介绍非晶合金材料的基本性质，制备方法以及应用领域。
一、非晶合金的基本性质非晶合金又称非晶态材料（amorphous material）或无序态材料（non-crystalline material），是相对于晶体材料而言的。
晶体材料的原子排列有着高度的有序性，而非晶合金的原子排列则是无序的。
这种无序的原子排列形成了非晶结构。
由于无序化的原子间距接近，使得非晶合金具有着高密度、高硬度、高刚性等性质。
同时，非晶合金还具有以下特性。
1. 高弹性变形极限：非晶合金的原子无序排列使其具有更高的弹性变形极限。
这使得非晶合金在制造弹簧，弹簧片等金属制品时非常有用。
2. 优良的抗腐蚀性：非晶合金对环境中的氧、氢等化学物质具有很好的耐腐蚀性。
利用这一特点，非晶合金可以用于制造飞行器或船舶等在恶劣环境下工作的设备和构件。
3. 高温稳定性：非晶合金具有较高的熔点和热稳定性，这使得非晶合金可以用于制造高温元件。
4. 优良的磁性：一些非晶合金具有很好的磁性，因此可以用于制造高性能变压器，发电机等电力设备。
二、非晶合金的制备方法制备非晶合金材料的方法很多，目前主要有下面这几种。
1. 溅射法（sputtering）：这种方法使用离子束轰击固体靶材，将金属原子或化合物原子强制剥离出来并匀速沉积在基底上。
该方法成本较高，适用于制备小量的非晶合金材料。
2. 快速凝固法（rapid solidification process）：是指将金属或合金液体急剧冷却，达到快速凝固和非晶化的目的。
该方法适用于大规模制备非晶合金材料。
3. 化学还原法（chemical reduction method）：这种方法利用化学反应，在铁离子溶液中加入适量的还原剂，达到非晶化的目的。
此法适用于制备一些具有特殊特性的非晶合金材料。
金属非晶态材料的性质及应用
金属非晶态材料的性质及应用金属非晶态材料，也称为非晶态合金，是一类新型结构材料。
与传统金属材料相比，该类材料具有许多特殊性质，例如更高的硬度、更高的强度、更优异的耐腐蚀性、更好的耐磨损性、更低的热膨胀系数、更小的磁滞、更好的磁导率等。
因此，金属非晶态材料在许多领域中都有着广泛的应用前景。
一、金属非晶态材料的性质金属非晶态材料是指金属元素以非晶态形式存在的材料，其晶粒结构呈现无序结构。
由于在凝固的过程中，金属元素的凝固速度比较快，因此无法形成完整的晶体结构，最终形成了非晶态结构。
1. 高硬度和高强度金属非晶态材料的硬度和强度比传统的晶体金属材料要高得多。
这是因为非晶态结构在应力作用下的形变机制是“共同滑移”，与“移位滑移”不同，使其具有出色的弹性模量和高的临界剪切应力。
2. 优良的耐腐蚀性金属非晶态材料的防腐蚀性比传统的晶体金属材料更高，这是因为非晶态结构的表面紧凑且无孔和无缝，因此难以被腐蚀产物侵蚀。
另外，由于在非晶态结构中，金属原子与周围的原子之间的结合力非常强，因此能够耐受腐蚀介质的侵蚀。
3. 优异的耐磨损性金属非晶态材料的耐磨损性也比传统的晶体金属材料更好。
这是因为非晶态结构中，金属原子的排列规律不同于晶体结构，因此在应力和摩擦作用下，所受到的损伤会更少。
4. 更低的热膨胀系数由于金属非晶态材料具有无序结构，其热膨胀系数比晶体金属材料要小得多。
这使得其在高温环境下具有更好的稳定性和耐用性。
5. 更小的磁滞和更好的磁导率金属非晶态材料还具有更小的磁滞和更好的磁导率。
由于无序结构中不存在晶界和亚晶界，因此金属原子之间可以更加紧密地排列，使磁导率更高。
二、金属非晶态材料的应用金属非晶态材料由于其特殊的结构和性质，在许多领域中都有着广泛的应用前景。
1. 医疗器械医疗器械是金属非晶态材料的一个重要应用方向。
由于金属非晶态材料具有无孔、无缝、耐腐蚀和耐磨损等特性，因此可以用来制造医疗器械中的高硬度和耐腐蚀的部件。
非晶态合金制备及其应用前景
非晶态合金制备及其应用前景非晶态合金是一种新型的合金材料，它的结晶状态比传统的晶态合金复杂，而且具有许多优越的性能。
由于其独特的结构和性质，非晶态合金正在成为材料科学领域的研究热点。
本文将介绍非晶态合金的制备方法以及其在各个领域中的应用前景。
1. 非晶态合金的制备方法非晶态合金的制备方法很多，可以分为物理法和化学法两种。
物理法主要包括快速凝固法、机械法、靶材法、等离子体喷涂法等。
其中，快速凝固法是将高温熔体迅速冷却制成非晶态结构的方法，可以通过快速凝固的方式来制备非晶态合金。
化学法主要包括化学还原法、溶胶-凝胶法、热分解法等。
这些方法都可以通过化学反应的方式来得到非晶态合金。
2. 非晶态合金的性能和应用非晶态合金具有很多优越的性能，如高强度、高韧性、高硬度、优异的磁学性能和生物相容性等。
因此，非晶态合金在材料科学中应用广泛，特别是在电子、航空航天、汽车等领域中。
2.1 电子领域非晶态合金在电子领域中的应用主要包括磁盘头、传感器、电流互感器、电感器、电子阜等。
其中，磁盘头是非晶态合金最早得以商业化应用的领域之一。
而随着电子技术的发展，非晶态合金在电子领域中的应用潜力也越来越大。
2.2 航空航天领域非晶态合金的高强度和高韧性使它在航空航天领域中非常有用。
在航空航天领域中，非晶态合金可以用于制备高性能涡轮叶片、航空发动机叶片、低重量的飞机结构和引擎飞轮等。
2.3 汽车领域汽车领域是非晶态合金的另一个潜在的应用领域。
使用非晶态合金可以制造高强度、高韧性和低能耗的汽车结构和发动机部件。
此外，非晶态合金还可以用于制造汽车轮毂、减震器、牵引电机等。
3. 非晶态合金的未来发展前景非晶态合金在各个领域中的应用前景非常广阔。
随着科技的不断发展和应用范围的扩大，非晶态合金的制备工艺和性能也将不断提高。
在未来，非晶态合金将成为材料科学领域的主要研究方向之一，并且将得到更广泛的应用。
非晶态合金——制造航天引擎的新材料
非晶态合金——制造航天引擎的新材料非晶态合金，指的是金属原子成分不规则、具有类似玻璃的非晶结构的金属材料。
与传统的晶态合金相比，非晶态合金具有更高的硬度、韧性和耐腐蚀性等优异性能。
这种材料有很大的应用潜力，尤其是在航空、航天等领域中。
本文将从多个角度分析非晶态合金在航天引擎制造中的应用前景。
一、非晶态合金的优异性能非晶态合金具有以下优异性能，这使得它在航天引擎制造中十分有用：1.高硬度：非晶态合金具有非常高的硬度，主要是因为它们具有很高的熔点和升华温度，并且可以完全避免微晶产生。
这意味着它可以承受更高的压力和温度。
2.高韧性：非晶态合金具有高韧性和抗裂纹扩展的能力。
这种材料可以减少疲劳问题，并提高航天引擎的寿命。
3.耐腐蚀性：因为非晶态合金具有高淬火能力，所以它们非常耐腐蚀。
这在对抗化学反应和环境因素中是至关重要的。
4.良好的导电性和导热性：由于非晶态合金结构的无序性，有助于形成短程有序，在导热性方面表现良好。
而且其电导率比某些晶态合金高出很多。
二、非晶态合金在航天引擎制造中的应用由于其优异的性能，非晶态合金在航天引擎制造中有很广泛的应用。
特别是在燃气轮机和火箭发动机中，非晶态合金材料已经得到广泛应用，并被证明是有效的选择。
以下是几种非晶态合金在航天引擎制造中的应用：1.作为燃烧室材料：非晶态合金可以承受非常高的温度、压力和化学腐蚀，所以它可以被用来制造燃烧室件。
这些部件需要在极端的状态下工作，非晶态合金可以承受这些压力，寿命也比普通材料长得多。
2.作为导弹翼身材料：导弹对翼身材料的要求非常高，尤其是在极速飞行状态下。
非晶态合金的高硬度、良好的导热性和导电性使其成为导弹的先进材料选择。
3.作为推进器材料：在航天发动机和火箭发动机的推进系统中，非晶态合金材料可以承受飞行时的高温高压冲击。
非晶态合金可以很好地满足这些要求。
4.作为锻造模具材料：非晶态合金材料具有较高的强度和硬度，可以在制造锻造模具时提高模具的耐用性和使用寿命。
非晶态合金的性能与应用讲解
弹性模量和温度的关系
• 金属玻璃的塑性与外力方向有关，处于压缩、剪 切、弯曲状态时，金属玻璃具有很好的延性，非 晶合金的压缩延伸率可达 40％，轧制时压下率为 50％以上也不会产生断裂，薄带对弯至180度一般 也不会断裂。 • 金属玻璃在拉伸应力条件下的延伸率很低，一般 只有约0.1%。
• 非晶合金的弹性模量比晶态合金略低。 • 非晶合金在外力作用下应变不均勾，受疲劳应力 作用时疲劳裂纹容易形核，疲劳寿命较低。
非晶态合金和晶态不锈钢 在10%FeCl2-10H2O溶液中的腐蚀速率
试样 晶态不锈钢18Cr-40Ni 晶态不锈钢17Cr-14Ni-2.5Mo 腐蚀速率(mm/年) 40℃ 17.75 —— 60℃ 120.0 29.24
非晶态合金Fe70Cr10P13C7 非晶态合金Fe65Cr10Ni5P13C7
热学性能
• 非晶态合金处于亚稳态，是温度敏感材料。
• 如果材料的晶化温度较低，非晶态合金更不稳定 ，有些甚至在室温时就会发生转变。
非晶的热处理
•
（因瓦(Invar)效应）金属玻璃在相当宽的温度范围内，都显示出
很低的热膨胀系数，并且经过适当的热处理，还可进一步降 低非晶合金在室温下的热膨胀系数。
几种非晶合金的热膨胀系数(10-6/℃)
• 用非晶带绕成环形磁芯，在直径方向施加很小外 力，会使磁芯的磁特性发生显著变化。用这个磁 芯构成单磁芯桥式多谐振荡器，可将由应力所产 生的磁性能变化转变为直流电压输出，制成高精 度应力传感器。
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催化性能
非晶态金属表面能高，可以连续改变成分，具有明 显的催化性能。作为催化剂被应用始于20世纪80年代。 非晶态金属催化剂主要应用于催化剂加氢、催化脱氢、 催化氧化及电催化反应等。触媒剂在化学工业中具有 相当重要的地位，高效率的触媒剂对化学工业生产效 率的提高、能源的节约以及新化工产品的产生起着重 要的作用。不同的化学反应要求特定的触媒剂，非晶 态合金具有传统材料无法比拟的优异触媒性能。
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弹性模量和温度的关系
• 金属玻璃的塑性与外力方向有关，处于压缩、剪 切、弯曲状态时，金属玻璃具有很好的延性，非 晶合金的压缩延伸率可达 40％，轧制时压下率为 50％以上也不会产生断裂，薄带对弯至180度一般 也不会断裂。 • 金属玻璃在拉伸应力条件下的延伸率很低，一般 只有约0.1%。
• 非晶合金的弹性模量比晶态合金略低。 • 非晶合金在外力作用下应变不均勾，受疲劳应力 作用时疲劳裂纹容易形核，疲劳寿命较低。
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催化性能
非晶态金属表面能高，可以连续改变成分，具有明 显的催化性能。作为催化剂被应用始于20世纪80年代。 非晶态金属催化剂主要应用于催化剂加氢、催化脱氢、 催化氧化及电催化反应等。触媒剂在化学工业中具有 相当重要的地位，高效率的触媒剂对化学工业生产效 率的提高、能源的节约以及新化工产品的产生起着重 要的作用。不同的化学反应要求特定的触媒剂，非晶 态合金具有传统材料无法比拟的优异触媒性能。
光学性能
金属材料的光学特性受其金属原子的电子状态 所支配，某些非晶态金属由于其特殊的电子状态而 其有十分优异的对太阳光能的吸收能力。所以利用 某些非晶态材料能够制造出相当理想的高效率的太 阳能吸收器。非晶态金属具有良好的抗辐射（中子、 γ射线等）能力，使其在火箭、宇航、核反应堆、受 控热核反应等领域具有良好的应用前景。
传感器
• 非晶合金薄带与丝材具有许多优点，适合各种类 型传感器的不同需求： • 同时具有高强度和高弹性极限，用非晶合全条带 的丝材可直接做成弹性环和弹簧，不需要辅助弹 性材料和保护材料，制成的器件可承受很大的拉 力，且具有耐磨、耐冲击和耐腐蚀性。
• Co基非晶合金的最大磁导率可达106级，是高灵敏 度磁性传感器的理想材料。
柔韧的非晶
艾林瓦(Elinvar)特性
材料在一定温度范围内，弹性模量随温度的变化 极小。许多非晶态铁基合金由于大的自发体积磁致 伸缩导致其弹性模量的变化，形成△E效应，即艾 林瓦特性。使其在室温附近，弹性模量和剪切弹性 模量不随温度而变化。
右图是弹性模量和温度的关系 图，可以看出，Fe79B21、 Fe80B20、Fe82B18、 Fe83B17、Fe85B15、 Fe86B14合金在Tc温度下，E 几乎不随温度变化，硼摩尔分 数为15％~18％的合金，E的 温度系数几乎为零。 由于非晶合金的亚稳性质， 其弹性模量△E＝E0-ET随时 间不断下降，相当长时间后达 到稳定(未老化)。
• 用非晶带绕成环形磁芯，在直径方向施加很小外 力，会使磁芯的磁特性发生显著变化。用这个磁 芯构成单磁芯桥式多谐振荡器，可将由应力所产 生的磁性能变化转变为直流电压输出，制成高精 度应力传感器。
• NdFeB 非晶合金经过晶化热处理并控制形变织构 方向后，最大磁能积达到 55MGOe ，是目前永磁 合金磁能积能达到的最高水平之一。
化学性能
• 非晶中没有晶界、沉淀相相界、位错等容易引起局 部腐蚀的部位，也不存在晶态合金容易出现的成分 偏析，所以非晶合金在结构和成分上都比晶态合金 更均匀，具有更高的抗腐蚀性能。 • 含Cr的铁基、Co基和镍基金属玻璃，特别是其中含 有P等类金属元素的非晶合金，具有十分突出的抗腐 蚀能力。 P 的作用是促进防腐蚀薄膜形成； Cr 作用 是形成防腐蚀保护膜。
去应力退火
磁场退火 熔体急冷 熔体急冷
0.64
1.43 1.04 2.39
87.5×104
18.0×104 18.1×104 3.0×104
0.70
1.3 0.23 0.2
—
— -0.1×10-6 -3×10-6
• 一些非晶永磁合金在经部分晶化处理后永磁性能 会产生很大提高。
• 许多铁基稀土非晶合金晶化后，矫顽力可增加 2-3 个数量级以上，具有很好的永磁性能。
非晶态合金和晶态不锈钢 在10%FeCl2-10H2O溶液中的腐蚀速率
试样 晶态不锈钢18Cr-40Ni 晶态不锈钢17Cr-14Ni-2.5Mo 腐蚀速率(mm/年) 40℃ 17.75 —— 60℃ 120.0 29.24
非晶态合金Fe70Cr10P13C7 非晶态合金Fe65Cr10Ni5P13C7
Fe80B20
Co77.5Si12.5B10 Ni60Nb40
3.63
3.58 1.93
/
/ /
10.79
11.2 8.82
166
190 125
Cu50Zr50
1.80
/
5.68
83.5
• 一些非晶合金的强度甚至超过了高强度马氏体时 效钢(σs约2GPa)，强度最高的Fe80B20的屈服强度 与经过冷拉的钢丝差不多。 • 金属玻璃具有很好的室温强度和硬度的同时，也 具有很好的耐磨性能，在相同的试验条件下磨损 速度与WCrCo耐磨合金差不多。
• 某些铁基非晶合金(例如Co-Fe-B-Si)在很大频率范围 内都具有很高的磁导率。
某些非晶态合金的软磁特性
合金
Fe80B20
处理条件 磁场退火
矫顽力 (A/m) 3.18
最大 磁导率 32.0×104
剩磁 (T) 1.23
磁致伸缩 系数 —
Fe40Ni40P14B6
Fe80P13C7 Fe4.7Co70.3Si15B10 Co75Si15B10
热学性能
• 非晶态合金处于亚稳态，是温度敏感材料。
• 如果材料的晶化温度较低，非晶态合金更不稳定 ，有些甚至在室温时就会发生转变。
非晶的热处理
•
（因瓦(Invar)效应）金属玻璃在相当宽的温度范围内，都显示出
很低的热膨胀系数，并且经过适当的热处理，还可进一步降 低非晶合金在室温下的热膨胀系数。
几种非晶合金的热膨胀系数(10-6/℃)
金属玻璃的强度、硬度和弹性模量
合金 Ni36Fe32Cr14P12B6 Ni40Fe20P14B4Si2 Fe80P16C1B1 Fe80Si10B10 Fe80P13C7 屈服强度 /GPa 2.73 2.35 2.44 2.91 2.30 断裂强度 /GPa / 2.38 / / 3.04 硬度Hv /MPa 8.63 7.77 8.19 8.13 7.45 弹性模量 /GPa 141 129 135 158 122
非晶合金 Fe72Co18Zr10 (300℃×1慢冷) Fe72Ni18Zr10 (急冷状态) Fe68Co17V5Zr10 (急冷状态)
-195℃- 100℃ 3.2
-100℃0℃ 0.12
0℃ 50℃ 0.12
50℃100℃ 0.12
100℃200℃ 0.12
200℃300℃ 0.12
8.0
4.8
非晶合金的应用
非晶软磁元件
变压器 大功率变压器总希望使用 磁感应强度高、矫顽力低 ，损耗小的材料。 变压器用量特别大，还必 须要求原材料成本低。 此外，还要求使用的材料 延展性好，加工容易、尺 寸精度高、层间绝缘性好 、耐腐蚀性强。
大功率变压器
• 非晶合金的矫顽力很低，外场作用下十分容易磁 化；同时非晶合金具有很高的电阻，可以明显降 低涡流损失。
变压器用非晶铁芯
非晶变压器
• Fe 基非晶合金与坡莫合金制成的开关变压器的性 能比较，非晶变压器的体积、重量明显下降，温 升降低，成本减少50％以上。
Fe基非晶合金与坡莫合金制作的开关变压器的性能
铁芯 材料 输出 铁芯 功率/W 规格/mm 铁芯 重量/g 变压器 重量/g 变压器 体积/cm3 铁芯 温升/℃ 变压器 温升/℃
• 金属玻璃用作低频(50-60Hz)磁芯时的磁芯损耗根 低，其中Fe81B13.5Si8.5C2、Fe82B10Si8等铁基非晶合 金的磁芯损耗只有常用硅钢片的 1/3-l/5 ，而饱和 磁感应强度等磁学性能与硅钢片相近， • 非晶软磁合金的主要用途是取代晶态硅钢制作各 种类型的变压器。
• 非晶磁性合金的应用不仅可减少能量损失，还可 以在额定功率一定时，减轻变压器的重景和减小 变压器的尺寸。
贮氢性能
• 非晶态金属还具有优良的贮氢性能。某些非晶态金 属通过化学反应可以吸收和释放出氢，可以用作贮氢 材料。一些非晶态合金具有优良的贮氢性能，贮氢后 非晶态的结构也相当稳定，但原子间距膨胀。有些非 晶态金属由于吸氢后转变成为晶态，这是由于氢化物 形成是放热反应，非晶合金吸氢时，由于发热而升温 产生晶化。非晶态金属的吸氢量是随氢原子能占据的 场所的数目以及易产生氢化物的元素含量的增加而增 加。根据这个道理，若在氢原子能占据的场所填入了 类金属元素的原子，那么将不能贮氢。如在TiNi合金 中添加硼、硅时，吸氢量减少。
密度
• 非晶是一种短程有序密排结构，与长程有序的晶态 密排结构相比，非晶合金的密度一般比成分相近的 晶态合金低1-2％。Fe88B12合金在晶态时密度为 7.52g/cm3，在非晶态时密度为7.45g/cm3。 • 非晶合金具有很高强度、硬度、耐磨性能和韧性， 在弯曲、压缩状态时有很好的延性，但拉伸延性、 疲劳强度很低，所以一般不能单独用作结构材料。 许多成分的金属玻璃经适当晶化处理后，综合力学 性能会有很大提高。
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韧性和延性
• 非晶合金不仅具有很高的强 度和硬度，与脆性的无机玻 璃截然不同，还具有很好的 韧性，并且在一定的受力条 件下还具有较好的延性。 • Fe 80 B 20 非晶合金的断裂韧性 可达 12MPa.m -1/2 ，这比强度 相近的其它材料的韧性高得 多，比石英玻璃的断裂韧性 约高二个数量级。
非晶态合金的性能与应用
非晶态合金的性能
强度、硬度和刚度
• 非晶中原子有较强的键合，特别是金属-类金属非晶 中原子键合比一般晶态合金强得多；
• 非晶合金中原子排列长程无序，缺乏周期性，合金 受力时不会产生滑移。 • 非晶合金具有很高的强度、硬度和较高的刚度，是 强度最高的实用材料之一。