非晶態(tài)合金課件

1、第三章非晶態(tài)合金(Amorphous Alloys) 晶晶體體與與非非晶晶體體的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)一、晶態(tài)與非晶態(tài)一、晶態(tài)與非晶態(tài) 晶體晶體是指原子呈長程有序排列的固體。是指原子呈長程有序排列的固體。非晶態(tài)非晶態(tài)是指原子呈長程無序排列的狀態(tài)。具有非晶態(tài)是指原子呈長程無序排列的狀態(tài)。具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的合金稱為結(jié)構(gòu)的合金稱為非晶態(tài)合金非晶態(tài)合金( (或稱金屬玻璃或稱金屬玻璃) )。晶體與非晶態(tài)固體的差別：晶體與非晶態(tài)固體的差別：（1 1）晶體一般都有特定的多面體外形，而非晶體無論是在什么條件下形成的，總不會有晶體所具有的特定外形。（2 2）晶體具有解理性，即具有容易沿著一些特定界面裂開的特性。而常見的非晶態(tài)

2、玻璃破裂時，斷裂面總是凹凸不平的。（3 3）晶體的力、電、光、熱學(xué)等性質(zhì)是是各向異性的，而非晶體材料通常是各向同性的。（4 4）晶體有確定的熔點，即有一固定的固液相變溫度；而非晶體（如玻璃）沒有確定的熔點，只有一定的軟化溫度。立方體外形：食鹽 六方柱外形：祖母綠 正十二面體外形: 石榴子石六方柱外形：水晶晶簇 非晶態(tài)材料包括非晶態(tài)材料包括： （1）非晶態(tài)金屬及合金（金屬玻璃）非晶態(tài)金屬及合金（金屬玻璃） （2）非晶態(tài)半導(dǎo)體非晶態(tài)超導(dǎo)體 （3）非晶態(tài)電介質(zhì) （4）非晶態(tài)離子導(dǎo)體 （5）非晶態(tài)高聚合物 （6）傳統(tǒng)的氧化物玻璃等 “非晶態(tài)非晶態(tài)”含義的英語表達：含義的英語表達： Non-crysta

3、lline（非結(jié)晶狀態(tài)的）；（非結(jié)晶狀態(tài)的）； Amorphous（無定形的）（無定形的） 1934年，德國人克雷默采用蒸發(fā)沉積法制備出非晶態(tài)合金。年，德國人克雷默采用蒸發(fā)沉積法制備出非晶態(tài)合金。 1950年，布倫納用電沉積法制備出了年，布倫納用電沉積法制備出了NiP非晶態(tài)合金。非晶態(tài)合金。 1960年，年，DUWEZ等人從熔融金屬急冷制成了金屬玻璃并開等人從熔融金屬急冷制成了金屬玻璃并開始進行研究。始進行研究。非晶合金發(fā)展及研究現(xiàn)狀非晶合金發(fā)展及研究現(xiàn)狀 1969年，美國人龐德和馬丁研究了生產(chǎn)非晶態(tài)合金帶材的年，美國人龐德和馬丁研究了生產(chǎn)非晶態(tài)合金帶材的技術(shù)，為規(guī)模生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。技術(shù)，

4、為規(guī)模生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 1976年，美國聯(lián)信公司生產(chǎn)出年，美國聯(lián)信公司生產(chǎn)出10mm寬的非晶態(tài)合金寬的非晶態(tài)合金帶材，到帶材，到1994年已經(jīng)達到年產(chǎn)年已經(jīng)達到年產(chǎn)4萬噸的能力。目前美國能萬噸的能力。目前美國能生產(chǎn)出最大寬度達生產(chǎn)出最大寬度達217mm的非晶帶材。的非晶帶材。 2000年年9月月20日，在鋼鐵研究總院的非晶帶材生產(chǎn)線日，在鋼鐵研究總院的非晶帶材生產(chǎn)線上成功地噴出了寬上成功地噴出了寬220mm、表面質(zhì)量良好的非晶帶材，它、表面質(zhì)量良好的非晶帶材，它標(biāo)志著我國在該材料的研制和生產(chǎn)上達到國際先進水平。標(biāo)志著我國在該材料的研制和生產(chǎn)上達到國際先進水平。 1984年，Turnbull

5、領(lǐng)導(dǎo)的小組采用B2O3包覆技術(shù)凈化合金熔體，有效抑制了過冷合金液體中的非均質(zhì)形核，進一步得到了厘米級的Pd一Ni一P大塊非晶合金。這也是人們開發(fā)出來的第一種大塊非晶合金。從二十世紀(jì)八十年代末開始，大塊非晶合金的研發(fā)取得了突破性進展，人們發(fā)現(xiàn)了許多類多組元合金具有很好的非晶形成能力，其臨界冷卻速率大都在 100K/s以下，利用簡單的水淬法或銅模吸鑄法等傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)，便能制備出大尺寸的非晶合金.進入新世紀(jì)以來，人們繼續(xù)努力尋找各種具有高非晶形成能力和優(yōu)異性能的大塊非晶合金。先后己有Cu基、Pr基和Co基等新型大塊非晶合金被開發(fā)出。1.短程有序，長程無序性（亂中有序性短程有序，長程無序性（亂中有序

6、性） 晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：原子排列是長程有序的，即沿著每個點陣直線的方向，原子有規(guī)則地重復(fù)出現(xiàn)（晶體結(jié)構(gòu)的周期性） 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)：非晶態(tài)結(jié)構(gòu)：原子排列沒有周期性，即原子的排列從總體上是無規(guī)則的（長程無序），但是，近鄰原子的排列是有一定規(guī)律的（短程有序）二、非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)的主要特征二、非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)的主要特征 晶態(tài)和非晶態(tài)材料的晶態(tài)和非晶態(tài)材料的X-射線衍射譜射線衍射譜非晶合金衍射花樣非晶合金衍射花樣晶體衍射花樣晶體衍射花樣晶態(tài)和非晶態(tài)材料的電子衍射圖晶態(tài)和非晶態(tài)材料的電子衍射圖2.亞穩(wěn)定性亞穩(wěn)定性 非晶態(tài)是一種亞穩(wěn)態(tài)，其結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定非晶態(tài)是一種亞穩(wěn)態(tài)，其結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性，這

7、種穩(wěn)定性直接關(guān)系非晶態(tài)材料的應(yīng)用及使用壽命。性直接關(guān)系非晶態(tài)材料的應(yīng)用及使用壽命。 3.均勻性均勻性 顯著特點顯著特點一層含義：一層含義：結(jié)構(gòu)均勻、各向同性結(jié)構(gòu)均勻、各向同性，它是單相無定形結(jié)構(gòu)，沒有，它是單相無定形結(jié)構(gòu)，沒有象晶體那樣的結(jié)構(gòu)缺陷，如晶界、孿晶、晶格缺陷、位錯、層象晶體那樣的結(jié)構(gòu)缺陷，如晶界、孿晶、晶格缺陷、位錯、層錯等。錯等。 二層含義：二層含義：成分均勻性。成分均勻性。在非晶態(tài)金屬形成過程中，無晶體在非晶態(tài)金屬形成過程中，無晶體那樣的異相、析出物、偏析以及其他成分起伏那樣的異相、析出物、偏析以及其他成分起伏.三、非晶態(tài)的形成過程三、非晶態(tài)的形成過程過熱熔體過熱熔體( (穩(wěn)定

8、相穩(wěn)定相) ) 過 冷 熔 體過 冷 熔 體（亞穩(wěn)相）（亞穩(wěn)相） 非晶固體非晶固體 ( (亞穩(wěn)相亞穩(wěn)相) )晶晶 體體 （穩(wěn)定相）（穩(wěn)定相） ABCDEE：結(jié)晶過程；：結(jié)晶過程；C：非晶形成過程非晶形成過程 ；D：非晶晶化過程非晶晶化過程 與結(jié)晶相比，非晶態(tài)形成過程有以下特點：與結(jié)晶相比，非晶態(tài)形成過程有以下特點：（1）從熔體中形成非晶態(tài)的過程是：ABC 即：過熱熔體 過冷熔體 非晶固相（2）非晶形成是亞穩(wěn)相之間相互轉(zhuǎn)變，即： 穩(wěn)定過熱液相 亞穩(wěn)過冷液相 亞穩(wěn)固相（3）從現(xiàn)象上看，在非晶態(tài)的形成過程中，熔體由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時是連續(xù)的、粘滯系數(shù)加大的過程溫度溫度Tg粘滯系數(shù)粘滯系數(shù)液態(tài)液態(tài)玻璃態(tài)玻

9、璃態(tài) 粘滯系數(shù)粘滯系數(shù) 隨溫度降低隨溫度降低而加大，曲線沒有間而加大，曲線沒有間斷點，是連續(xù)的；斷點，是連續(xù)的； 在在T=Tg附近，附近， 發(fā)生發(fā)生了比較陡的改變了比較陡的改變 ； Tg稱為玻璃轉(zhuǎn)變溫度稱為玻璃轉(zhuǎn)變溫度，這是描述非晶態(tài)由熔這是描述非晶態(tài)由熔態(tài)冷卻形成非晶態(tài)過態(tài)冷卻形成非晶態(tài)過程的一個重要參量程的一個重要參量 ； C過程主要是指在溫度過程主要是指在溫度經(jīng)過經(jīng)過Tg點時發(fā)生的許點時發(fā)生的許多體系性質(zhì)上的變化。多體系性質(zhì)上的變化。 欲制備非晶材料，必須抑制過程E（結(jié)晶過程）、D（非晶晶化過程）的發(fā)生； 欲保證非晶材料穩(wěn)定性，要研究過程D （非晶晶化過程）發(fā)生的條件； 非晶態(tài)形成過程的

10、本質(zhì)是亞穩(wěn)液相與亞穩(wěn)固相之間的轉(zhuǎn)變 非晶態(tài)形成條件非晶態(tài)形成條件 冷卻速度冷卻速度：冷速足夠大：冷速足夠大(大于大于RC) 化學(xué)成分化學(xué)成分：組元間電負(fù)性與原子尺寸相差越大：組元間電負(fù)性與原子尺寸相差越大(10% 20%), 越容易形成非晶態(tài)。因而過渡族金屬或貴金屬越容易形成非晶態(tài)。因而過渡族金屬或貴金屬與類金屬與類金屬 (B、C、N、Si、P)、稀土金屬與過渡族金、稀土金屬與過渡族金屬、后過渡族金屬與前過渡族金屬組成的合金易于形屬、后過渡族金屬與前過渡族金屬組成的合金易于形成非晶成非晶. 熔點和玻璃化溫度之差熔點和玻璃化溫度之差 T ： T =Tm-Tg ， T越小，越小，形成非晶傾向越大。

11、形成非晶傾向越大。 因而，成分位于共晶點附近的因而，成分位于共晶點附近的合金易于形成非晶合金易于形成非晶.例如：例如： 一些二元體系（Pd-Si，Zr-Cu、Zr-Be等），較難形成非晶態(tài)；即使形成了非晶態(tài)，在Tg溫度以下極易晶化（不穩(wěn)定）； 加入第三種組元之后，如Pd-Si-Cu，使熔點溫度Tm大大下降，使得體系的Tg/Tm相對提高。這樣，不僅易于形成非晶態(tài)，而且也比較穩(wěn)定。 因此，一般來說，多元復(fù)雜系更容易形成非晶態(tài)。非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)弛豫非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)弛豫 弛豫是指在外界因素影響下，一個偏離了原來平衡態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)的體系回復(fù)到原來狀態(tài)的過程。 剛制備完的非晶材料，不是穩(wěn)定態(tài)。在常溫常壓條件下，或加熱

12、到一定溫度進行保溫退火，非晶材料的許多性質(zhì)將隨時間而發(fā)生變化，最終會達到另一種亞穩(wěn)態(tài)，這就是非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)弛豫非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)弛豫。 在非晶態(tài)的弛豫過程中，并末發(fā)生結(jié)晶，它在微觀上發(fā)生了結(jié)構(gòu)松弛結(jié)構(gòu)松弛，是由一種亞穩(wěn)態(tài)變化為另一種由一種亞穩(wěn)態(tài)變化為另一種能量較低的亞穩(wěn)態(tài)能量較低的亞穩(wěn)態(tài)。 弛豫過程總伴隨著體系各種物理性質(zhì)的改變，所以從材料的實際應(yīng)用上看，弛豫過程的研究具有重要的意義。 非晶態(tài)材料的晶化非晶態(tài)材料的晶化 非晶態(tài)材料是亞穩(wěn)態(tài)，通過成核和晶核長大過程可以發(fā)生晶化； 晶化使非晶態(tài)材料原有的某些優(yōu)良性能消失，必須防止，這也決定了材料使用的極限條件（如最高使用溫度）； 許多非晶態(tài)材料在緩慢加熱達

13、到某一溫度時，開始大量結(jié)晶，這個溫度稱為晶化溫度晶化溫度； 晶化溫度越高，非晶態(tài)材料的穩(wěn)定性越好。1、氣態(tài)急冷法：、氣態(tài)急冷法： 氣態(tài)急冷法一般稱為氣態(tài)急冷法一般稱為氣相沉積氣相沉積法法(PVD和和CVD)，PVD主要包括主要包括濺濺射法射法和和蒸發(fā)法蒸發(fā)法，這兩種方法都在真，這兩種方法都在真空中進行。空中進行。 濺射法濺射法是通過在電場中加速的粒子是通過在電場中加速的粒子轟擊用母材制成的靶（陰極轟擊用母材制成的靶（陰極)，使被，使被激發(fā)的物質(zhì)脫離母材而沉積在用液激發(fā)的物質(zhì)脫離母材而沉積在用液氮冷卻的基板表面上而形成非晶態(tài)氮冷卻的基板表面上而形成非晶態(tài)薄膜。薄膜。 四、非晶態(tài)合金的制備四、非晶

14、態(tài)合金的制備 蒸發(fā)法蒸發(fā)法是將合金母材加熱汽化，所產(chǎn)生的蒸汽沉積在冷卻的是將合金母材加熱汽化，所產(chǎn)生的蒸汽沉積在冷卻的基板上而形成非晶薄膜。這兩種方法制得的非晶材料只能是基板上而形成非晶薄膜。這兩種方法制得的非晶材料只能是小片的薄膜，不能進行工業(yè)生產(chǎn)小片的薄膜，不能進行工業(yè)生產(chǎn), ,但由于其可制成非晶范圍但由于其可制成非晶范圍較寬，因而可用于研究。較寬，因而可用于研究。2、熔體態(tài)急冷法：、熔體態(tài)急冷法： 目前最常用的液態(tài)急冷法是目前最常用的液態(tài)急冷法是旋輥急冷法旋輥急冷法，分為單，分為單輥法和雙輥法。單輥法是將試塊放入石英坩堝中，輥法和雙輥法。單輥法是將試塊放入石英坩堝中，在氬氣保護下用高頻感

15、應(yīng)加熱使其熔化，再用氣壓在氬氣保護下用高頻感應(yīng)加熱使其熔化，再用氣壓將熔融金屬從管底部的扁平口噴出，落在高速旋轉(zhuǎn)將熔融金屬從管底部的扁平口噴出，落在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥輪上，經(jīng)過急冷立即形成很薄的非晶帶。的銅輥輪上，經(jīng)過急冷立即形成很薄的非晶帶。 單輥旋輥急冷單輥旋輥急冷法法非晶合金帶材非晶合金帶材鐵基鐵基鐵鎳基鐵鎳基 單輥法由于單面接觸冷卻，尺寸精度和表面光潔單輥法由于單面接觸冷卻，尺寸精度和表面光潔度不理想，但產(chǎn)品寬度可達度不理想，但產(chǎn)品寬度可達10mm10mm以上，長度可以上，長度可達達100m100m以上；雙輥法尺寸精度好，但調(diào)節(jié)比較以上；雙輥法尺寸精度好，但調(diào)節(jié)比較困難，只能制作寬度在困難

16、，只能制作寬度在10mm10mm以下的薄帶。以下的薄帶。非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖澆注機澆注機測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)卷帶機卷帶機3、非晶態(tài)合金塊材制備方法、非晶態(tài)合金塊材制備方法 大塊非晶合金主要通過調(diào)整成分來獲得強的非晶形成能力。大塊非晶合金主要通過調(diào)整成分來獲得強的非晶形成能力。Inoue 等人提出了三條簡單的經(jīng)驗性規(guī)律：等人提出了三條簡單的經(jīng)驗性規(guī)律： 合金系由三個以上組元組成；合金系由三個以上組元組成； 主要組元的原子有主要組元的原子有12%以上的原子尺寸差；以上的原子尺寸差； 各組元間有大的負(fù)混合熱；各組元間有大的負(fù)混合熱； 為了控制冷卻過程中的非均勻形核：為了控制冷卻過

17、程中的非均勻形核：一要提高合金的純度，減少雜質(zhì)；二一要提高合金的純度，減少雜質(zhì)；二要采用高純惰性氣體保護，盡量減少要采用高純惰性氣體保護，盡量減少含氧量。含氧量。 熔體水淬法熔體水淬法：此方法是將試樣用低熔點氧化物：此方法是將試樣用低熔點氧化物(如如B2O3) 包裹起來，在石英管中感應(yīng)加熱熔化包裹起來，在石英管中感應(yīng)加熱熔化,最最后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。 金屬模鑄造法金屬模鑄造法：將高純元素在氬保護下熔融混：將高純元素在氬保護下熔融混合后澆注到銅模中。具體工藝可分為射流成型、合后澆注到銅模中。具體工藝可分為射流成型、高壓鑄造、吸鑄等。高壓鑄造、吸鑄等。 此外

18、還有懸浮熔煉法、落管技術(shù)法、單向區(qū)域此外還有懸浮熔煉法、落管技術(shù)法、單向區(qū)域熔煉法、高壓復(fù)合法等。熔煉法、高壓復(fù)合法等。大塊非晶合金大塊非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Al合金合金Mg合金合金五、非晶態(tài)合金的特性五、非晶態(tài)合金的特性 1、力學(xué)性能、力學(xué)性能 非晶態(tài)合金力學(xué)性能的特點是具有高的強度和硬度。非晶態(tài)合金力學(xué)性能的特點是具有高的強度和硬度。例如例如非晶態(tài)鋁合金的抗拉強度非晶態(tài)鋁合金的抗拉強度(1140MPa)是超硬鋁抗拉強度是超硬鋁抗拉強度(520MPa)的兩倍。非晶態(tài)合金的兩倍。非晶態(tài)合金Fe80B20抗拉強度達抗拉強度達3630MPa，而晶態(tài)超高強度鋼的抗拉強度僅為而晶態(tài)超高強度鋼

19、的抗拉強度僅為 18202000MPa，可見非，可見非晶態(tài)合金的強度遠(yuǎn)非合金鋼所及。晶態(tài)合金的強度遠(yuǎn)非合金鋼所及。 非晶態(tài)合金強度高的原因是由于其結(jié)構(gòu)中不存在位錯，沒非晶態(tài)合金強度高的原因是由于其結(jié)構(gòu)中不存在位錯，沒有晶體那樣的滑移面，因而不易發(fā)生滑移有晶體那樣的滑移面，因而不易發(fā)生滑移. 各各種種合合金金強強度度比比較較比強度比強度屈服強度屈服強度 晶體受到剪切應(yīng)力時，會以位錯為媒介在特定晶面上滑移，晶體受到剪切應(yīng)力時，會以位錯為媒介在特定晶面上滑移，而非晶合金的原子排列是無序的，有很高的自由體積，外力作而非晶合金的原子排列是無序的，有很高的自由體積，外力作用時，可重新排列形成另一穩(wěn)定的組態(tài)

20、，因而非晶態(tài)合金屈服用時，可重新排列形成另一穩(wěn)定的組態(tài)，因而非晶態(tài)合金屈服時呈整體屈服而不是局部屈服，具有很高的屈服強度。時呈整體屈服而不是局部屈服，具有很高的屈服強度。 Deformation characteristics of metallic glass 一些非晶態(tài)合金的力學(xué)性能一些非晶態(tài)合金的力學(xué)性能 合金合金 硬度硬度HV斷裂強度斷裂強度MPa延伸率延伸率%彈性模量彈性模量MPa非非晶晶態(tài)態(tài)合合金金 Pd83Fe7Si10401818600.166640Cu57Zr43529219600.174480Co75Si15B10891830000.253900Fe80P13C774483

21、0400.03121520Ni75Si81478400晶態(tài)晶態(tài) 18Ni-9Co-5Mo 181021301012 非晶態(tài)合金延伸率低但并不脆，而且具有很非晶態(tài)合金延伸率低但并不脆，而且具有很高的韌性高的韌性，非晶薄帶可以反復(fù)彎曲，非晶薄帶可以反復(fù)彎曲180而不而不斷裂，并可以冷軋，有些合金的冷軋壓下率斷裂，并可以冷軋，有些合金的冷軋壓下率可達可達50%。 各種合金彈性應(yīng)變極限比較各種合金彈性應(yīng)變極限比較2、耐蝕性、耐蝕性 非晶態(tài)合金具有很強的耐腐蝕能力。非晶態(tài)合金具有很強的耐腐蝕能力。不銹鋼在含有氯離子不銹鋼在含有氯離子的溶液中，易發(fā)生點腐蝕、晶間腐蝕，甚至應(yīng)力腐蝕

22、和氫脆。的溶液中，易發(fā)生點腐蝕、晶間腐蝕，甚至應(yīng)力腐蝕和氫脆。而非晶態(tài)的而非晶態(tài)的Fe-Cr合金可以彌補不銹鋼的這些不足。含合金可以彌補不銹鋼的這些不足。含8%Cr的鐵基非晶態(tài)合金在各種介質(zhì)中都顯示出其優(yōu)越的抗的鐵基非晶態(tài)合金在各種介質(zhì)中都顯示出其優(yōu)越的抗蝕特性，如在蝕特性，如在1mol的鹽酸溶液中，在的鹽酸溶液中，在30下浸泡下浸泡168小時后，小時后，F(xiàn)e70Cr10P13C7和和Fe65Cr10Ni5P13C7非晶態(tài)合金的腐蝕速度非晶態(tài)合金的腐蝕速度為零，而晶態(tài)的為零，而晶態(tài)的18-8不銹鋼腐蝕速率則為不銹鋼腐蝕速率則為10mm/年。年。非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在1

23、0%FeCl310H2O溶液中溶液中的腐蝕速率的腐蝕速率試樣試樣腐蝕速率腐蝕速率/mma-14060晶態(tài)不銹鋼晶態(tài)不銹鋼 18Cr-8Ni 17Cr-14Ni-2.5Mo非晶態(tài)合金非晶態(tài)合金 Fe72Cr8P13C7 Fe70Cr10P13C7 Fe65Cr10Ni5P13C717.750.00000.0000120.029.240.00000.00000.0000 影響非晶態(tài)合金耐蝕性的重要因素是合金成分。影響非晶態(tài)合金耐蝕性的重要因素是合金成分。Cr對改善對改善非晶態(tài)合金的耐蝕性非常顯著，此外還有非晶態(tài)合金的耐蝕性非常顯著，此外還有P. 非晶態(tài)合金耐蝕性好的主要原因是能迅速形成致密、均勻、

24、非晶態(tài)合金耐蝕性好的主要原因是能迅速形成致密、均勻、穩(wěn)定的高純度穩(wěn)定的高純度Cr2O3鈍化膜。此外，非晶態(tài)合金組織結(jié)構(gòu)均勻，鈍化膜。此外，非晶態(tài)合金組織結(jié)構(gòu)均勻，不存在晶界、位錯、成分偏析等腐蝕形核部位，不易產(chǎn)生點蝕。不存在晶界、位錯、成分偏析等腐蝕形核部位，不易產(chǎn)生點蝕。 晶體晶體非晶非晶3、電性能、電性能 與晶態(tài)合金相比，非晶態(tài)合金的電阻率顯著增高與晶態(tài)合金相比，非晶態(tài)合金的電阻率顯著增高(23倍倍)，例如非晶態(tài)的，例如非晶態(tài)的Cu0.6Zr0.4合金的電阻率可合金的電阻率可達達350cm，而晶態(tài)高電阻合金的電阻率僅為，而晶態(tài)高電阻合金的電阻率僅為100cm左右。這是由于非晶態(tài)合金原子的無

25、序排左右。這是由于非晶態(tài)合金原子的無序排列而導(dǎo)致電子的附加散射所致。列而導(dǎo)致電子的附加散射所致。 小小。多數(shù)非晶態(tài)合金具。多數(shù)非晶態(tài)合金具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度升高電阻率連即隨溫度升高電阻率連續(xù)下降。溫度系數(shù)為零續(xù)下降。溫度系數(shù)為零的非晶態(tài)合金在一些儀的非晶態(tài)合金在一些儀表測量中具有廣闊的應(yīng)表測量中具有廣闊的應(yīng)用前景。用前景。 非晶態(tài)合金的電阻溫度系數(shù)（非晶態(tài)合金的電阻溫度系數(shù)（ ）比晶態(tài)合金的）比晶態(tài)合金的Zr48Nb8Cu12Fe8Be24非晶合金電阻隨溫度變化非晶合金電阻隨溫度變化dTd14、軟磁性、軟磁性 非晶態(tài)合金磁性材料具有高導(dǎo)磁率、高磁感、低鐵非晶態(tài)合金

26、磁性材料具有高導(dǎo)磁率、高磁感、低鐵損和低矯頑力等特性，而且無磁各向異性。損和低矯頑力等特性，而且無磁各向異性。這是由于這是由于非晶態(tài)合金中沒有晶界、位錯及堆垛層錯等釘扎磁疇非晶態(tài)合金中沒有晶界、位錯及堆垛層錯等釘扎磁疇壁的缺陷。壁的缺陷。 5、其他性能、其他性能 非晶態(tài)合金還具有好的非晶態(tài)合金還具有好的催化特性催化特性，高的吸氫能力，高的吸氫能力，超導(dǎo)電性，低居里溫度等特性超導(dǎo)電性，低居里溫度等特性。在這些領(lǐng)域有著廣闊。在這些領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。的應(yīng)用前景。 六、非晶態(tài)合金的應(yīng)用六、非晶態(tài)合金的應(yīng)用 1. 利用非晶態(tài)合金的高強度、高韌性、以及工藝上利用非晶態(tài)合金的高強度、高韌性、以及工藝上

27、可以制成條帶或薄片，目前已用它來可以制成條帶或薄片，目前已用它來制作輪胎、傳送制作輪胎、傳送帶、水泥制品及高壓管道的增強纖維。還可用來制作帶、水泥制品及高壓管道的增強纖維。還可用來制作各種切削刀具和保安刀片各種切削刀具和保安刀片。 FeBSi非晶合金條帶非晶合金條帶 用非晶態(tài)合金纖維代替硼纖維和用非晶態(tài)合金纖維代替硼纖維和碳纖維制造復(fù)合材料，可進一步碳纖維制造復(fù)合材料，可進一步提高復(fù)合材料的適應(yīng)性。提高復(fù)合材料的適應(yīng)性。硼纖維硼纖維非晶金非晶金屬纖維屬纖維法國地下隧道內(nèi)襯使用非晶法國地下隧道內(nèi)襯使用非晶金屬纖維增強復(fù)合材料金屬纖維增強復(fù)合材料 裝孔附近易產(chǎn)生裂紋，而非晶態(tài)裝孔附近易產(chǎn)生裂紋，而

28、非晶態(tài)合金強度高，且具有塑性變形能合金強度高，且具有塑性變形能力，可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴展。力，可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴展。非晶態(tài)合金纖維正在用于非晶態(tài)合金纖維正在用于飛機構(gòu)飛機構(gòu)架和發(fā)動機元件架和發(fā)動機元件的研制中。的研制中。 和碳纖維復(fù)和碳纖維復(fù)合材料在安合材料在安非晶態(tài)合金制品非晶態(tài)合金制品Precision MicrogearHigh Performance Diaphragms for Pressure Sensors 鋯基鋯基大塊非晶態(tài)合金用于桿狀動能穿甲彈大塊非晶態(tài)合金用于桿狀動能穿甲彈, 以替代對以替代對環(huán)境有重大污染的貧鈾彈，引起軍方的極大興趣。這環(huán)境有重大污染的貧鈾彈，引起軍方的

29、極大興趣。這種新的結(jié)構(gòu)材料密度高種新的結(jié)構(gòu)材料密度高(約約14g/cm3)、屈服強度高、屈服強度高(約約2GPa), 變形時不發(fā)生加工硬化現(xiàn)象變形時不發(fā)生加工硬化現(xiàn)象, 加上塊體非晶態(tài)加上塊體非晶態(tài)合金的高絕熱剪切敏感性，其穿甲能力已超過了鎢合合金的高絕熱剪切敏感性，其穿甲能力已超過了鎢合金穿甲彈，并且有可能超過和達到貧鈾彈的穿甲水平金穿甲彈，并且有可能超過和達到貧鈾彈的穿甲水平.lKinetic Energy Penetrator (KEP) rod, the key component of the highly effective armor piercing ammunition sy

30、stem, currently utilizes Depleted Uranium (DU). Ballistic tests conducted by the Army have proven that the amorphous tungsten composite KEP exhibits self-sharpening similar to the DU KEP. 近年來，信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速近年來，信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,研發(fā)低輻射、超薄、小巧、輕便、研發(fā)低輻射、超薄、小巧、輕便、功能強大的電子產(chǎn)品和移動電話功能強大的電子產(chǎn)品和移動電話成為各個企業(yè)競爭的焦點。非晶成為各個企業(yè)競爭的焦點

31、。非晶態(tài)合金比強度高，可以像塑料一態(tài)合金比強度高，可以像塑料一樣易成形，適合于樣易成形，適合于制作電子產(chǎn)品制作電子產(chǎn)品殼體殼體。可以制備超薄、小巧、輕。可以制備超薄、小巧、輕便、結(jié)構(gòu)更堅固、功能更強大的便、結(jié)構(gòu)更堅固、功能更強大的3C產(chǎn)品，是替代鎂合金、鋁合金產(chǎn)品，是替代鎂合金、鋁合金和鈦合金的理想材料。和鈦合金的理想材料。 在在醫(yī)療器械醫(yī)療器械領(lǐng)域，領(lǐng)域，大塊非晶態(tài)合金制造的手術(shù)刀異常大塊非晶態(tài)合金制造的手術(shù)刀異常鋒利、刀口不易鈍化、性能穩(wěn)定、使用壽命長。在鋒利、刀口不易鈍化、性能穩(wěn)定、使用壽命長。在整整形外科形外科領(lǐng)域領(lǐng)域，非晶態(tài)合金被用來制造耐磨、耐蝕、高非晶態(tài)合金被用來制造耐磨、耐蝕、

32、高強度的人造關(guān)節(jié)和接骨板等。強度的人造關(guān)節(jié)和接骨板等。非晶金剛石涂覆的膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)非晶金剛石涂覆的膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié) 體育休閑用品體育休閑用品：大塊非晶態(tài)合金最早用來大塊非晶態(tài)合金最早用來制造高爾夫球桿的桿頭制造高爾夫球桿的桿頭。近幾年近幾年,非晶態(tài)非晶態(tài)合金還在滑雪橇、棒球球棒、溜冰鞋、網(wǎng)合金還在滑雪橇、棒球球棒、溜冰鞋、網(wǎng)球球拍、自行車和水中呼吸器等產(chǎn)品方面球球拍、自行車和水中呼吸器等產(chǎn)品方面有應(yīng)用。有應(yīng)用。Golf-club heads You can hit a golf ball farther with this driver because its head is made of

33、an aluminum-based amorphous alloy.lLiquidmetal putters have a soft feel when striking the ball, which the makers claim provides players with improved touch on putting greens.Golf club with face plate of metallic glass. 空間工程材料空間工程材料：由于性能非常優(yōu)越，大塊非晶態(tài)合金：由于性能非常優(yōu)越，大塊非晶態(tài)合金被認(rèn)為是未來幾種太空設(shè)備的候選材料。美國第一艘被認(rèn)為是未來幾種太空設(shè)備

34、的候選材料。美國第一艘采集太陽風(fēng)樣品的起源號太空飛船，采集的關(guān)鍵部采集太陽風(fēng)樣品的起源號太空飛船，采集的關(guān)鍵部件件太陽風(fēng)采集瓦，就是用太陽風(fēng)采集瓦，就是用 鋯基大塊非晶態(tài)合金制鋯基大塊非晶態(tài)合金制造的。造的。 2. 非晶態(tài)的鐵合金是極好的軟磁材料，它容易磁化和退磁，比非晶態(tài)的鐵合金是極好的軟磁材料，它容易磁化和退磁，比普通的晶體磁性材料導(dǎo)磁率高、損耗小，電阻率大。這類合金普通的晶體磁性材料導(dǎo)磁率高、損耗小，電阻率大。這類合金主要作為變壓器及電動機的鐵芯材料主要作為變壓器及電動機的鐵芯材料(如如Fe81B13Si15C1)、磁頭、磁頭材料材料(如如Fe5Co70Si15B10),由于磁損耗很低，

35、用非晶態(tài)磁性材料由于磁損耗很低，用非晶態(tài)磁性材料代替硅鋼片制作變壓器，可節(jié)約大量電能。非晶態(tài)合金磁性材代替硅鋼片制作變壓器，可節(jié)約大量電能。非晶態(tài)合金磁性材料除了不能在高溫下使用外，幾乎所有磁性應(yīng)用范圍內(nèi)均可使料除了不能在高溫下使用外，幾乎所有磁性應(yīng)用范圍內(nèi)均可使用。用。 Amorphous metals greatly reduces energy loss Transformers connected to a power source cause loss at all times. Amorphous metals greatly contribute to the reduction

36、 of this no-load loss. The transformer application represents the biggest area for amorphous metals.配電變壓器鐵芯配電變壓器鐵芯非晶電抗器鐵芯非晶電抗器鐵芯非晶磁放大器鐵芯非晶磁放大器鐵芯非晶扼流線圈非晶扼流線圈非晶互感器鐵芯非晶互感器鐵芯 非晶態(tài)磁性材料還可以做非晶態(tài)磁性材料還可以做磁屏蔽件、小型鐵芯、磁分磁屏蔽件、小型鐵芯、磁分離器離器等小型部件等小型部件。 3. 非晶態(tài)合金耐腐蝕，特別是在氯化物和硫酸鹽中非晶態(tài)合金耐腐蝕，特別是在氯化物和硫酸鹽中的抗腐蝕性大大超過不銹鋼，獲得的抗腐蝕性大大超過不銹鋼，獲得“超不銹鋼超不銹鋼”的的稱號稱號?？梢杂糜诤Ｑ蠛歪t(yī)學(xué)方面，如制造海上軍用可以用于海洋和醫(yī)學(xué)方面，如制造海上軍用飛機電纜，魚雷，化學(xué)濾器，反應(yīng)容器等。還可以飛機電纜，魚雷，化學(xué)濾器，反應(yīng)容器等。還可以用用 于