《非晶材料的制备》PPT课件

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1、第一节非晶材料的基本概念和基本性质第二节非晶材料的形成理论第三节非晶材料的制备原理与方法第二章非晶材料的制备固体物质，有很大一部分是非晶态物质，具有悠久的使用历史，早在二千多年以前，我们的祖先就开始使用玻璃和陶釉。不过非晶态物质的物理和化学的生产和发展只不过只是近几十年的事。从1947年A.Brenner等人用电解和化学沉积方法获得Ni-P、Co-P等非晶态薄膜用作金属保护层算起至今，也只是50多年。因而，有关非晶态材料的理论还不算成熟。然而，非晶态材料的发展和应用却很迅速。我们知道，物质的聚集态，从气体、液体到固体，从有序度来讲，其中原子或分子排列有序度是从低到高。非晶态物质可

2、以看作有序度介于晶体和液体之间的一种聚集态。它和液晶一样，不像晶态物质那样具有完善的近程和远程有序，而是不存在长程有序，仅具有近程有序。因此“短程有序”是非晶态固体的基本特征之一。这种“近程”范围一般只是个小区间，大约为100~150nm。第一节非晶材料的基本概念和基本性质1.有序态与无序态有序态：原子规则地周期性排列；晶体（单晶、多晶）2.无序态：原子无规则排列；气体、液体、非晶固体3.凝聚态：液体、非晶固体、晶体2.长程有序和短程有序晶体：长程有序、短程无序；非晶体：长程无序，短程有序；3.单晶、多晶、微晶和非晶晶格排列整齐状况单晶>多晶>微晶>非晶非晶材料基本概念4.非晶态

3、基本定义1）定义：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，晶格的长程有序收到破坏，只有由于原子间相互关联作用，使其在小于几个原子间距地小区间内（1-1.5nm），仍然保持形貌和组分地某些有序特征而具有短程有序，这一类物质称为非晶态非晶态结构特征（1）只存在小区间范围内的短程有序，在近程或次近邻的原子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长等）具有某种规律性，但没有长程序；（2）非晶态材料的X-射线衍射花样是有较宽的晕和弥散的环组成，没有表征结晶态特征的任何斑点和条纹，用电子显微镜也看不到晶粒间界、晶格缺陷等形成的衍衬反差；（3）当温度升高时，在某个很窄的温度区间，会

4、发生明显的结构相变，因而它是一种亚稳相。由于人们最为熟悉的玻璃是非晶态，所以也把非晶态称作无定形体或玻璃体（AmorphousorGlassyStates）非晶材料的分类1.非晶合金：金属玻璃，具有金属和玻璃特性。非晶合金的结构特点：1）结构上呈拓扑密堆长程无序，但在长程无序的三维空间又无序的分布着短程有序的“晶态小集团”或“伪晶核”，其大小不超过几个晶格的范围。2）均匀的各相同一性：非晶合金中原子排列是原子尺度的无序，不存在结晶金属所具有的晶界、双晶、堆垛、层错、偏析和析出物等局部的组织不均匀缺陷，是一种原子尺度组织均一的材料，具有各向同性的特点；3）简单单原子结构：由于是单原

5、子组成，故与分子组成的玻璃、高分子聚合物相比，是一种更加理想的单原子非晶结构材料；4）材料特性的调控性：非晶态合金不受化合价的限制，在较宽的成分范围内可以自由调节其组成。因此，它具有许多结晶合金所不具有优异的材料特性的调控性。5）热力学上处于亚稳态，晶化温度以上将发生晶态结构相变，但晶化温度以下能长期稳定存在。非晶合金材料的特性：高力学性能：高屈服强度、高硬度、高比强度，超弹性（高弹性极限）、高耐磨损性等；物理特性：高透磁率、高电阻率、耐放射线特性等；化学性能：高耐腐蚀性、高催化活性精密成形性：低熔点、良好的铸造特性、低的热膨胀系数、对铸型的形状及表面的精密复写性；2.非晶半导体

6、1）四面体配位半导体：Si、Ge；2）硫系非晶半导体3.非晶态超导体：4.非晶态高分子材料5.非晶体玻璃非晶态特性1.力学行为：高强度、高韧性2.化学性质：耐腐蚀3.软磁特性：磁导率和饱和磁感应强度高、矫完力低、损耗低4.超导特性5.光学性质：光吸收：位置移动光电导：光致发射6.其它性质：电阻率高、负的电阻系数非晶态材料受到人们的重视是从20世纪50年代开始的。1958年召开了第一次非晶态固体国际会议，尤其是1960年从液态骤冷获得金-硅（Au79Si80）非晶态合金，开创了非晶态合金研发新纪元。此后一系列“金属玻璃”被开发出来，几乎同时也发展了非晶态理论模型，Mott-CFO（

7、莫特-科弗奥）理论模型的奠基者1977年获得诺贝尔物理学奖。这个模型是非晶态体系中电子能态的最基本的模型。莫特开拓了作为固体物理新领域的非晶态物质电子过程的研究，被誉为这个新的分支学科的奠基人。非晶态材料有着其十分优越的价值，应用范围也十分广泛，可用于日常用品保护和装饰、功能材料的功能膜层、电子、电力、化工等领域，块状化的非晶合金在这些行业也显示出十分广阔的应用前景。非晶材料的应用因对磁性和无序系统的电子结构的基础性研究，共同获得了1977年度诺贝尔物理学奖。安德逊（Philip