非晶态金属材料

非晶态金属材料第1页，共14页，2023年，2月20日，星期四非晶体合金的鼻祖1960年，美国加州理工学院的杜威兹（P.Duwez）用完全熔化的Au-Si二元合金喷射到冷的金属板上凝固时，冷却速度过快金属离子来不及作整齐排列儿呈非晶态。杜威兹所用淬火方法后来被称为喷枪法，至今还用在非晶态合金的研究中。第2页，共14页，2023年，2月20日，星期四6.6.1非晶态金属材料的基本特性非晶态形成能力对合金组分的依赖性结构的长程无序性和短程有序性热力学的亚稳性优异的性能第3页，共14页，2023年，2月20日，星期四⒈非晶态形成能力对合金组分的依赖性在金属中加入与寄主原则差别大的溶质原子，有利于非晶态的形成。合金的组成有两种：金属与金属的组合金属与半金属的组合金属与半金属的组合较容易成为非晶态，最有效的半金属是硼、磷、硅、锗等。第4页，共14页，2023年，2月20日，星期四⒉结构的长程无序性和短程有序性长程无序性：用X射线和电子束对非晶态合金衍射时，并不会出现像晶体材料所呈现的衍射线。短程有序性：最近邻、第二近邻的极近程范围内的原子排列，有的与晶态合金极为相似，有许多变形的原子群，原子群内原子的排列还是有一定的规则的。第5页，共14页，2023年，2月20日，星期四⒊热力学的亚稳性非晶体材料是处于热力学上的非平衡状态，是一种亚稳态。一方面，亚稳态有继续释出能量、向平衡状态转变的趋势；另一方面，从动力学来看，要实现这种转变首先必须克服一定的能垒，因而在一般情况下实际上是无法实现的，非晶态材料又是相对稳定的。第6页，共14页，2023年，2月20日，星期四⒋优异的性能（1）高强度（2）极软的磁特性（3）耐腐蚀（4）其他第7页，共14页，2023年，2月20日，星期四6.6.2非晶态合金的应用非晶态软磁材料高强度、高韧性的非晶态合金非晶态催化剂抗腐蚀非晶态材料第8页，共14页，2023年，2月20日，星期四1.非晶态软磁材料磁芯材料磁头材料磁致伸缩材料磁泡材料第9页，共14页，2023年，2月20日，星期四2.高强度、高韧性的非晶态合金在结晶材料中一般难以兼得的高强度、高硬度和高韧性可以在非晶态合金身上达到较好的统一。尤其是金属和非金属组成的非晶态合金，由于两种原子间很强的化学键合，使得合金的强度更大；合金中原子犬牙交错不规则的排列使得它具有较高的撕裂能，即韧性较好。第10页，共14页，2023年，2月20日，星期四3.非晶态催化剂非晶态催化剂表面上原子混乱的排列有利于反应物的吸附，理应有良好的催化特性。一般认为是由于非晶态合金的活化点数比晶态多。非晶态催化剂还因为其在电解液中能很快形成钝化膜，耐腐蚀性很高，尤其适用于点解催化。第11页，共14页，2023年，2月20日，星期四4.抗腐蚀非晶态材料目前耐腐蚀性能研究的较多的是铁基、镍基和钴基非晶态合金。研究表明，铬对它们的耐腐蚀性都有很大影响，最先是腐蚀速率随铬含量的增加而急剧下降，当铬量到达一定值时，可使腐蚀速率为零。第12页，共14页，2023年，2月20日，星期四4.抗腐蚀非晶态材料当合金中含有像铬这种钝化能力强的元素时，合金的活性越高，钝化也越容易。非晶态合金表面在活性上和结构上的均匀性有利于钝化膜的均匀性，这一点对其耐腐蚀性也很重要。第13页，共14页，2023年，2月20日，星期四非晶态合金的应用领域还在不断地开拓，但是，由于许多非晶态合金在500℃以下就会发生晶化，所以工作温度要受到限制，它是一种亚稳态材料，即使在低于其晶化点的工作温度下，也存在着材料的稳定性问题。另外，液体金属快速骤冷制备非晶态合金时，只有表面才能达到足够的骤冷速度，在距离表面一点距离的内