非晶合金（课堂报告）ppt课件.ppt

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1、材料科学工程导论---课程报告1非晶合金AmorphousAlloy2主要内容非晶态合金的发展非晶态合金的结构特征非晶态合金的制备原理方法非晶态合金的性能及应用3自然界中各种物质按不同物理状态可分为有序结构和无序结构两大类。晶体为典型有序结构，气体、液体以及非晶态固体都属于无序结构。人们最先认识的非晶固体是玻璃等非金属物质，所以玻璃在一定程度上成为非晶材料的代名词。石英玻璃41970年，杜韦兹创立快速凝固技术，从Au-Si合金熔体中制备了非晶合金，非晶概念才开始与固态金属与合金联系在一起，常用金属玻璃(meta

2、llicglass)来表示非晶合金。随着更多非晶合金的发现以及它们所具有的各种独特性能的揭示，非晶已不仅作为合金在快速凝固中出现的一种亚稳相，还成为一类重要的功能材料。非晶合金带材51845年，沃茨通过将镍的磷化物溶液分解在铁基体上获得镍的沉积物，这种沉积物很可能就是人类第一次获得的非晶态金属，但当时由于还没有发现X射线衍射技术，因此未能得到证实。历史上有关非晶合金的第一个报导是克拉模在1934年用蒸发沉积制得的。1947年，布伦列等人用电解和化学沉积获得了Ni-P和Co-P的非晶薄膜，发现其有高硬度、耐腐蚀特

3、性，可用作金属表面的防护涂层，这是非晶材料最早的工业应用，但并末引起广泛注意。61958年，安德森提出：当晶格无序度超过一定临界标准后，固体中的电子扩散将会消失。同年，在美国阿尔弗雷德召开了第一次非晶态固体国际会议。从此，非晶物理与材料的研究发展成为材料科学的一个重要分支。1960年，古贝蒙维从理论上预示非晶固体具有铁磁性：晶态固体的电子能带过渡到液态时不会有任何基本形式的改变，这意味着能带结构更依赖于短程序，而不是长程序，交换作用与短程序相关而与晶格结构并无必然的联系。因此，短程序的非晶固体应具有铁磁性。71

4、965年，马德和诺维克在真空沉积的Co-Au合金薄膜中发现了非晶的铁磁性。1970年，杜威兹等用喷枪法将70%Au-30%Si液态金属高速急冷制成非晶合金，这种方法使工业化大规模生产非晶合金成为可能。1973年，美国生产出具有很好导磁和耐蚀性能的非晶铁基合金薄带，非晶合金的研究和应用受到世界各国广泛的重视。非晶Fe基带材8我国非晶合金的研究开始于七十年代中期。1982年，我国建立非晶合金牌号，批量(50kg/次)生产宽度为50-100mm的薄带并制成大功率变压器、开关变压器等铁芯。用非晶材料制成磁头可用于录音、

5、录像；用于各种传感器的非晶圈丝、薄带及薄膜也研制成功；非晶薄膜用于磁记录技术方面也取得重大成果。非晶磁头9主要内容非晶态合金的发展非晶态合金的结构特征非晶态合金的制备原理方法非晶态合金的性能及应用10非晶体与晶体都是由气态、液态凝结而成的固体，由于冷却速率不同，造成结构的迥然不同。晶体是典型的有序结构，原子有规则地排列在晶体点阵上形成对称性；非晶态与气态、液态在结构上同属无序结构，它是通过足够快的冷却发生液体的连续转变，冻结成非晶态固体。晶体非晶体气体晶体、非晶体、气体原子排列示意图11非晶固体的原子类似液体原

6、子的排列状态，但它与液体又有不同：液体原子随机排列，除局部结构起伏外，几乎是完全无序混乱；非晶排列无序并不是完全混乱，而是破坏了长程有序的周期性和平移对称性，形成一种有缺陷的、不完整的有序，即最近邻或局域短程有序（在小于几个原子间距的区间内保持着位形和组分的某些有序特征）。12非晶材料在微观结构上具有以下基本特征：存在小区间的短程有序，在近邻或次近邻原子的键合具有一定规律性，但没有任何长程有序。温度升高，非晶材料会发生明显的结构转变，因此它是一类亚稳态材料，但亚稳态转变到自由能最低的稳态须克服一定的能量势垒，因

7、此这种亚稳态在一定温度范围内长期稳定存在；当加热温度超过一定值Tc(晶化温度)后就会发生稳定化转变，形成晶态合金。13s14主要内容非晶态合金的发展非晶态合金的结构特征非晶态合金的制备原理方法非晶态合金的性能及应用15非晶的形成和结晶凝固是相互竞争的过程，如果结晶凝固被阻止或被抑制，将有利于非晶的形成1617非晶合金薄片杜威兹最早用喷枪法制备非晶薄片。将少量合金装入底部有小孔的石墨坩埚中，由感应加热或电阻加热，在惰性气体中使之熔化。合金熔体的表面张力高，不致从小孔漏出。随后用冲击波使熔体从小孔中快速喷出，并在

8、冷却基板上形成薄膜。喷枪法的冷却速率很高，可达106-108K/s，可制成宽约10mm，长为20-30mm，厚为20-50μm的非晶薄片，但形状不规则、厚度不均匀。喷枪法制备非晶合金薄片示意图18活塞砧座法也可制备非晶薄片。让合金液滴被快速移动的活塞打在金属砧座上，液滴被迅速压平并冲击成非晶薄片。活塞法的冷却速率可达到106-107K/s，样品的厚度可达30-80μm，均匀性和光洁度比