【《非晶合金的性能和特点分析》2700字】

共页第14页非晶合金的性能和特点研究综述1.1非晶合金的发展概况可以将自然界的各种物质的不同的物理状态分为以下两大类：有序结构和无序结构，晶体为典型的有序结构，而气体、液体和某些固体(如非晶态固体)都属于无序结构[2]。目前，非晶态物质在自然界中占据了很大比例，例如，氧化物玻璃、卤化物玻璃、硫化合物玻璃、非晶态半导体和非晶态合金等，它们都已经成为支撑现代经济的非常重要的工程料，它们对经济和社会的发展起着举足轻重的作用，除了人们日常生活中广泛使用的玻璃材料外，非晶态物质已经广泛的被应用于光通讯、激光、光集成、新型太阳能电池、高效磁性和输电材料[2]。非晶态合金一种相对比较新的材料。1934年德国人Kramer采用蒸汽沉积法首先获得了非晶薄膜[3]。由Duwez等人通过液态喷雾溶冷方法，获得了较高的冷却速率的Au-Si二元系非晶态合金薄带，开创了熔体急冷法制备非晶态合金的历史[4]。在1970年到1980年，科学家开始研究非晶合金，同时在这个时间段内，人们发现了很多不同种类的非晶态合金，非晶态合金的研究员得到了许多关于非晶态合金在科学方面和工程方面的数据，但是不局限于这两方面，在很多方面都有应用。刚开始研究这类材料时，制备出的非晶态合金要求非常严格，首先需要要求冷却速率要大于10K/s，这种要求在当时无法满足，便限制了形成的非晶态合金的发展，使其很多优良性能无法得到很好的利用，很多适合它的地方却无法使用。1.2非晶态合金的特点非晶态是一种亚稳态结构，主要特征是在三维空间中，原子呈现出杂乱无章的排序方式，没有任何周期性。但是在一些特定的位置仍然会出现一些小的有规律的排列方式，可以说非晶态材料是一种在某一小部分有序、大体上没有顺序的原子排列方式。一般而言，非晶态合金的四面体密堆结构具有以下几个特点[5]：(1)结构上没有细小晶粒，并且原子呈现出没有顺序地均匀分布在各个区域;(2)每个金属原子周围都环绕着十二个原子，这与晶态结构基本一样；(3)除第一峰外，晶体的原子间距与晶态的面心立方及密堆六方结构中的原子间距基本不相符；(4)和金属类似的原子M和其他的M并不靠近；(5)和金属类似的原子M周围会出现九个金属原子。与晶态材料相比，它具有超高的力学性能、物理性能、磁力学性能、电学性能等，这些都是其他材料无法比拟的性能，目前已经投入使用的行业有很多，例如电子、机械、化工等。1.3非晶合金的性能非晶合金有着和晶态合金完全不同的独特结构，因此非晶合金的性能也和晶态合金大有不同，非晶合金的独特结构和性能在很多方面都有着重要的研究含义。随着研究人员对非晶合金成分的研究和制备技术的发展，人们更加关注更多非晶合金的力学性能、热力学性能、磁学性能等。1.3.1力学性能无论是上个世纪还是这个世纪，人们都需要金属材料作为基本材料制造一些需要承重能力高的物品，但是无论是人们常见的金属材料还是科学家新研制的合金材料，力学性能、物理性能、电学性能等都是无法达到科学家理想的要求。晶态材料不仅仅有固定的晶界，同时它还存在点缺陷、面缺陷、线缺陷、体缺陷、偏析等缺陷，这是非晶态合金完全没有的缺点，这些缺陷导致合金材料的强度低于理论值。图1-1非晶态合金的杨氏模量和断裂强度1.3.2热力学性能根据热力学第二定律可知：△G=△H-TAS其中：△G——液固相的自由能差△H——液固转变的烩变△S——液固转变的变从上式可以看出，为了减小自由能差△G，则应降低液固转变的烩变或增加△S。在合金中的各元素原子间具有很强的吸引力，吸引力使原子之间结合的更加紧密，原子之间距离变得更短，所以合金元素间较大的负混合熵。由于组成合金的原子种类较多或原子之间排列更加无序、混乱，不利于原子之间的重排，则合金元素原子之间的混合熵较大。以上两种情况能够减小合金在固液相转变时的自由能，更容易形成非晶合金[18]。1.3.3磁学性能在物理性能方面，非晶合金磁性材料具有高磁导率、各向同性、损耗非常少和矫顽力没有其他材料高等特性，因为非晶合金原子的无序堆砌，没有晶界、点缺陷、面缺陷、线缺陷、体缺陷、偏析等晶体缺陷。20世纪60年代初，Gubanov就在理论上预测出非晶态合金具有铁磁性，Mader和Nowik于1965年制备出了Co-Au合金，并首次证实了非晶固体的磁性[9]。铁基块状非晶合金出现后，科学家研究发现块体非晶合金拥有好的力学性能、物理性能外，高磁导率。1.4铁基非晶合金的发展概况从上个世纪二十年代到现在，非晶合金被人们当成合金材料的最佳代替材料，其中Fe基非晶合金被认为是能在多个领域将非晶合金优异性能发挥出来的固体材料。在1967年Duwez[11]报道了具有软磁性能的Fe-P-C非晶合金以来，铁基非晶合金由于具有很高的强度，极强的耐腐蚀性和良好的软磁性能而受到人们的广泛关注。表1.1为近代人们发现的铁基非晶合金。表1-1铁基非晶合金开发年代AlloycompositionDiameter(mm)YearFe73Al5Ga2P11C5B411995Fe56Co8Ni7Zr10B2021997Fe60Co8Zr10Mo5W2B1561997Fe72Al5Ga2P11C6B421998Fe65.5Cr4Mo4Ga4P12C5B5.541999Fe75Ga5P12C4B412000Fe30Co30Ni15Si8B171.22001Fe65Co10Ga5P12C4B422002Fe61Y2Zr8Co7Mo7B1552003(Fe44.3Cr10Mo12.8Mn11.2C15.8B5.9)98.5Y1.5122004Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2162005Fe58Co6Zr10Mo5W2B1532005Fe70.7C6.7P10.4B5Si1.1Mn0.1Cr2Mo2Ga232005(Fe72Nb4B20Si4)97Y342006Fe44Mn11Cr10Mo12C15B6Ho262006Fe75Mo4P10C4B4Si342006(Fe71.2B24Y4.8)96Nb472007Fe68Mo4B22Y66.52007Fe61Co7Zr8Mo5W2B1722007(Fe0.8Co0.2)73Ga4P11C5B4Si352007随着人们研究时间越来越久，一些非晶态形成快而且性能优异的铁基非晶态合金也变得越来越多。由于铁基非晶合金具有很多优点，由于它的这些优点使它可以用来制造耐蚀管道、电池电极、海底电缆屏蔽、磁分离介质及化学工业的催化剂[12]。铁基非晶合金的有很多有用的性能和特点，用它制作一些需要需长期在泥沙、水流中工作的机器是非常好的，所以对于材料来说需要高强度，和高耐蚀性能，并且其使用寿命也需要高、减少维修费用，而还有一些非晶合金可以用于制造海军潜艇船体，因为它们兼具铁磁性、高强度和耐蚀性，有一些性能优异。参考文献罗宇林.铁铌（钼）硼非晶纳米结构的制备及电解水析氢性能的研究[D].深圳大学,2019..王莉.铁基非晶合金的制备及性能的研究[D].东北大学,2014.工业出版社，2007,1刘海涛.非晶合金微尺度磨削工艺优化实验研究[D].东北大学,2017.齐云鹏.镁基块体非晶的制备及其碳纳米管复合材料的增韧研究[D].河北工业大学,2011.夏雷.Nd-Al-Fe-Co大块非晶的非晶形成能力、磁性和显微结构研究[D].上海大学,2004.赵哲龙.Gd-Al-TM大块金属玻璃的形成、磁性和相变研究[D].上海大学,2007.陶路路.深冷处理对铁基非晶涂层耐腐蚀性能的影响[D].华北电力大学(北京),2018..A.AInoue,TMasumoto.Mg-basedamorphousalloys[J].MaterialsScienceandEngineering:A,1993汪卫华，王文魁.新型多组元大块非晶合金材料的发现与研究进展[J].物理，1998罗宇林,钱海霞,曾燮榕,谢盛辉,孙德恩.Fe_(82)Nb_6B_(12)合金表面纳米多孔结构的形成及电催化析氢性能的研究[J].表面技术,2019,48(11):219-225.黄兴民.Fe-Y-B基块体非晶合金的制备、性能与结构[D].浙江大学,2008.肖华星.工业纯原料制备Fe-基大块非晶及其性能研究[D].南京理工大学,2006.王江月.B、C、Si元素对四元Fe-Ni基合金的非晶性能的影响研究[D].武汉理工大学,20