[精品]非金属材料综述

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1、非晶态金屈是一种“年轻”的金屈材料，从它诞生以來，就显示出了巨大的潜能。人们不断地发现它的各种奇异的、优良的特性，非晶材料已被广泛应用与此同吋，人们对该材料的磁性、电学性质、力学性质、化学性质以及非晶态之形成及结构进行了广泛的研究，希望在这个亚稳的非晶态结构基础上研发出具有全新的结构和性能的新材料。金属材料的研究与应用历史非常悠久。但发现非晶态金属则仅有儿十年。在上世纪50年代初期，有关金属镀膜和真空涂膜的非晶态结构的金属研究就屡见报道,但是确认它们的确是非品态金属是在1960年的液态金属直接急速冷却的实验研究完成之后。在此前后，认为微结晶金属结构是存在的研究报告很多，但实际上能够确认非晶结构

2、金属存在，是在具有高分辨能力的分析金属结构的仪器发明与使用之后。1970年后，非晶态金厲的各种物理特性逐步被揭示。作为新世纪的新型功能材料，近些年來的研究进展很快。20世纪80年代末，日木科学家和工程师在非晶态金屈研究开发的基础上，发明了非品纳米品软磁合金材料。利用急速冷却轧制工艺技术，现已在生产0.02-0.04mm厚度的薄带。它们除了具有非晶态金属那些主要特性外，非品纳米品软磁合金材料具冇许多更优异的特性，如其磁特性优异、耐蚀性、耐用磨性、高强硬度等性能优良，且生产工艺简单，价格低廉，而且它们的电磁性能适合在高频、大电流、小世化、节能等要求的电子设备屮应用。制备非晶态金属的方法很多，大致可

3、分为液相急冷法、气相沉积法、化学溶液反应法及固相反应法等儿大类.液和急冷法和气相沉积法是较常见的两种方法.从材料制备的工艺和产品的质地来看，液相急冷法是比较好的一种，目前已成为制备各种非晶态金屈的主要方法.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，目前得到应用的非品态金屈几乎都是由此法制成的.此方法的种类很多，用不同的急冷法得到的非晶态金屈的形态、性质有很大的不同.目前，非晶态金属的人型制造设备可连续生产宽达20cm的非晶态金属薄带•利用单轮法还可以制作复合非晶态薄带，即利用两个堆堀将金属熔化，然后同时

4、喷到同一个快速旋转的轮子上，就可以得到两种材料接合的复合非晶态金屈薄带•除此Z外，还可利用激光、电了束等离了体等手段在碳素钢等金属表面涂盖一层耐腐蚀的非晶态金属膜，或利用脉冲人电流将多晶薄膜快速熔化，快速凝固成非晶态金属膜，或利用熔射法将10um左右的合金粉末通过等离子体熔化后喷到冷却板上，制取带状或粉末状非晶态金属.这些方法都屈于液相急冷法.液相急冷法的特点是让液态金屈中的热量在非常短的时间内散发掉，使晶核的形成及长大得到抑制，冷却时间tO随温度、压力、成分、短程有序性等的差异而不同，一般tO在10'〜io-7s的范围内•冷却速率是液相急冷法的关键因素之一，冷却速率越快，会使非晶态金属的形成

5、范围加宽，非晶态金属的尺寸加大，非晶态的均一性好，从而使非晶态金属的热稳定性提高.非品态化均一性对材料性能的影响极大，如果试料屮冇微小的结品成分存在，那么材料的许多性质显著下降•如很多脆性的非晶态金屈往往是因没有完整均一地非晶态化，或虽是均匀非晶态化，但在保存中又出现了结晶而造成的.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，形成非品态金屈.此法是从制作非品态金屈磁性薄膜而发展起来的.冃而，制造薄膜、超微粉、多层膜以及人造晶格膜经常运用气相沉积法.此法大体上可以分为两大类:一・类是物理气相沉积法，包括真空蒸镀法、溅射法、离子朿法、I

6、CB(lionclusterbeam)法等;另类是化学气相沉积法，包描热CVD法、光CVD法和等离子体CVD法.气相沉积法的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、装置结构简单及调节方便等优点，但是粒了运动能量低，仅冇0.01〜leV左右，必须将基板温度降到很低才行•另外，形成的膜与基板结合强度低，所以在非晶态金属制作屮用得不多.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，但是离子能量约为10eV，很适合做非品态金屈膜，而且膜与基板接合牢，成分控制也比真空蒸镀膜好，是制取非品态金屈薄膜的主要方法•用溅射法能使一些用液相急冷

7、法不能非品态化的合金非晶态化，如Fe2Mo,Fe2La,Fe2Cu2Ag等合金系.溅射法的主要缺点是离子能量难以控制，基板温度上升快，真空度低及Ar等气体杂质易混入试料屮.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的性能相差很大.最近离子束法的研究很受重视.此法真空度高，能避免Ar等气体朵质混入，离子束也容易控制，可以在很宽的成分范围内制取纯净度很高、性能很好的非晶态薄膜，不足处是膜