非晶合金研究综述

《非晶合金研究综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、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]：Anoverviewofthelatestresearchprogressinthehistoryofthedevelopmentofnoncrystallinematerialandthefield,andtheformat

2、ionmechanismofbulkamorphousalloyswasexpoundedfromtheaspectsofcomponentstructurecondition,thermodynamicconditions,dynamicconditionsetc..Introducedthepreparationmethodofamorphousalloy,andthefeasibilityofitsindustrialization.Thepropertiesandapplicationofbulka

3、morphousalloyswithexcellentandreview.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

4、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

5、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]。图1.1晶态图1.2非晶态2.非晶态合金的结构自从20世纪60年代发现首个Au—S

6、i非晶态合金以来[17]，非晶态合金的原子结构就是人们关注的焦点，提出了多种非晶态合金结构模型，主要有：硬球无规密堆模型[18]、微晶模型[19]、连续无规网格模型[20]、FCC／HCP密堆团簇堆积模型[21-22]。2.1硬球无规密堆模型硬球无规密堆模型是最早提出的描述非晶态合金结构的模型，其将非晶态结构看作是一些均匀连续的、致密填充的、混乱无规的原子硬球的集合，“无规”是指不存在晶态中的长程有序，这与金属键的无方向性一致；密堆是指在原子的排列尽可能致密堆积，不存在足以容纳另一个硬球的间隙。其主要假设如

7、下：1）把原子假设为不可压缩的球体；2）无规密堆结构，即硬球尽可能致密堆积，结构中没有容纳另一硬球的空洞，同时硬球的排列是无规随机的；3）硬球之间的距离大于直径的5倍时，它们之间只有很弱的相关性。其几何特征由四面体、八面体等多面体组成[18]。2.2微晶模型在早期研究无定形金属材料的结构时，人们认为无定形金属结构也是由非常小的微晶组成的，晶粒大小约为一纳米到几纳米，这样晶粒内的短程序与晶体的完全相同，而长程序是各晶粒的取向杂乱分布的结果[19]。微晶模型的不足在于不能清楚地描述晶界的原子排列，其计算结果与实

8、验结构存在一定差异。2.3FCC／HCP密堆团簇堆积模型Miracle[21-22]考虑了非晶态合金中次近邻甚至更远处的原子排列，提出了FCC／HCP密堆团簇堆积模型。这种模型较之早期模型的差别在于它不仅考虑了最近邻的原子，还延伸到次近邻甚至更远处的原子排列。该模型首先将具有不同尺寸比的溶质、溶剂原子构成以溶质原子为核心的原子团簇，然后将单个原子团簇理想化为球形，并将这种团簇按照最密集的FCC／HCP结构排列。这