非晶態(tài)合金(Amorphous-Alloys)課件

非晶態(tài)合金(AmorphousAlloys)

非晶態(tài)合金(AmorphousAlloys)1一、晶態(tài)與非晶態(tài)

晶體是指原子呈長程有序排列的固體。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)結構的合金稱為非晶態(tài)合金(或稱金屬玻璃)。通常認為，傳統(tǒng)的金屬材料都是以晶態(tài)形式出現(xiàn)的。因此，近些年來非晶態(tài)合金的出現(xiàn)引起人們的極大興趣，成為金屬材料的一個新領域。MetallicGlassPowder

一、晶態(tài)與非晶態(tài)晶體是指原子呈長程有序排列的固體。非晶態(tài)是2SiO2的結構非晶體晶體SiO2的結構非晶體晶體3晶態(tài)和非晶態(tài)材料的X-射線衍射譜晶態(tài)和非晶態(tài)材料的X-射線衍射譜41934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Ni－P非晶態(tài)合金。1960年，DUWEZ等人從熔融金屬急冷制成了金屬玻璃并開始進行研究。1969年，美國人龐德和馬丁研究了生產(chǎn)非晶態(tài)合金帶材的技術，為規(guī)模生產(chǎn)奠定了技術基礎。1976年，美國聯(lián)信公司生產(chǎn)出10mm寬的非晶態(tài)合金帶材，到1994年已經(jīng)達到年產(chǎn)4萬噸的能力。目前美國能生產(chǎn)出最大寬度達217mm的非晶帶材。2000年9月20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220mm、表面質(zhì)量良好的非晶帶材，它標志著我國在該材料的研制和生產(chǎn)上達到國際先進水平。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。5二、非晶態(tài)合金的制備

目前可以通過熔體急冷而制成的非晶態(tài)合金已有很多種，典型的有Fe40Ni40B20、Fe77Si13B10、CoxZr1-x、Zr47Ti8Cu7.5Ni10Be27.5(塊狀合金)、

Fe80B20等。Fe80B20結構非晶合金帶二、非晶態(tài)合金的制備目前可以通過熔體急冷而制成的非晶態(tài)合金6液態(tài)金屬不發(fā)生結晶的最小冷卻速度稱作臨界冷卻速度RC。從理論上講，只要冷速足夠大(大于RC)，所有金屬都可獲得非晶態(tài)。但目前能獲得的最大冷速為106℃/秒，因此臨界冷速小于106℃/秒的純金屬尚無法制得非晶態(tài)。熔體在大于臨界冷速冷卻時原子擴散能力顯著下降，最后被凍結成非晶態(tài)的固體。固化溫度Tg稱玻璃化溫度.非晶CCT曲線液態(tài)金屬不發(fā)生結晶的最小冷卻速度稱作臨界冷卻速度RC。從理論7Pd-Cu-Ni-P非晶合金的DSC熱譜圖Pd-Cu-Ni-P非晶合金的DSC熱譜圖8玻璃化溫度Tg體積、熱焓、熵在Tg處連續(xù)，但斜率發(fā)生變化；比熱和熱膨脹系數(shù)在Tg處不連續(xù)。Tg與冷速有關,冷速越快，Tg越高。玻璃化溫度Tg體積、熱焓、熵在Tg處連續(xù)，但斜率發(fā)生變化；9非晶態(tài)形成條件:冷卻速度：利用金屬和合金非晶態(tài)形成的TTT曲線或CCT曲線可估算或確定RC：RC=(Tm-Tn)/tn（Tm為熔點，Tn、tn分別為C曲線鼻尖所對應的溫度和時間）非晶態(tài)形成條件:10化學成分：組元間電負性與原子尺寸相差越大(10%~20%),越容易形成非晶態(tài)。因而過度族金屬或貴金屬與類金屬(B、C、N、Si、P)、稀土金屬與過度族金屬、后過度族金屬與前過度族金屬組成的合金易于形成非晶.Al-Y-M合金非晶形成的成分范圍Al-Y相圖化學成分：組元間電負性與原子尺寸相差越大(10%~20%)11熔點和玻璃化溫度之差T：T=Tm-Tg，T越小，形成非晶傾向越大。因而，成分位于共晶點附近的合金易于形成非晶.*說明：右圖中橫坐標為A、B兩組元電負性差的絕對值；縱坐標為A、B原子因極化作用而引起的效應。熔點和玻璃化溫度之差T：T=Tm-Tg，T越小121、氣態(tài)急冷法：氣態(tài)急冷法一般稱為氣相沉積法(PVD和CVD)，PVD主要包括濺射法和蒸發(fā)法，這兩種方法都在真空中進行。濺射法是通過在電場中加速的粒子轟擊用母材制成的靶（陰極)，使被激發(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)薄膜。

磁控濺射非晶合金薄膜1、氣態(tài)急冷法：磁控濺射非晶合金薄膜13發(fā)蒸法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較寬，因而可用于研究。物理氣相沉積設備發(fā)蒸法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142、熔體態(tài)急冷法：目前最常用的液態(tài)急冷法是旋輥急冷法，分為單輥法和雙輥法。單輥法是將試塊放入石英坩堝中，在氬氣保護下用高頻感應加熱使其熔化，再用氣壓將熔融金屬從管底部的扁平口噴出，落在高速旋轉的銅輥輪上，經(jīng)過急冷立即形成很薄的非晶帶。2、熔體態(tài)急冷法：15單輥旋輥急冷法單輥旋輥急冷法16非晶態(tài)合金非晶態(tài)合金17非晶合金帶材鐵基鐵鎳基非晶合金帶材鐵基鐵鎳基18離心法和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10mm以上，長度可達100m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10mm以下的薄帶。非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖澆注機測量系統(tǒng)卷帶機非晶合金絲材內(nèi)圓水紡制備過程水離心法和單輥法由于單面接觸冷卻，尺寸精度和表面光潔度不理想，19Microstructureofasspunribbons

48Ni(Cu)-36,5Zr(Ti)-10Si-5AlMicrostructureofasspunribb203、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。Inoue等人提出了三條簡單的經(jīng)驗性規(guī)律：為了控制冷卻過程中的非均勻形核：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，盡量減少含氧量。⑴合金系由三個以上組元組成；⑵主要組元的原子有12%以上的原子尺寸差；⑶各組元間有大的負混合熱；3、非晶態(tài)合金塊材制備方法為了控制冷卻過程中的非均勻形核：一21可從圖中對比結晶和非晶的形成過程。晶體的生長過程一般是A→B→E，非晶形成過程是A→B→C。圖中D表示非晶的晶化。為了制備非晶合金，必須抑制過程E、D的發(fā)生。可從圖中對比結晶和非晶的形成過程。晶體的生長過程一般是A→B22普通(a)和塊狀非晶(b,c)的TTT曲線普通(a)和塊狀非晶(b,c)的TTT曲線23各非晶合金的冷速與Tg的關系典型塊狀非晶合金：Zr65Al7.5Cu17.5Ni10Zr47Ti8Cu7.5Ni10Be27.5Pd40Ni10Cu30P20各非晶合金的冷速與Tg的關系典型塊狀非晶合金：24大塊非晶合金系合金系最大厚度/mm臨界冷速RC/K?S-1發(fā)現(xiàn)年代非鐵磁性Mg-Ln-M(Ln—鑭系,M—Cu,Ni,Zn)102001988Ln-Al-TM(TM—ⅥⅧ過渡族金屬)102001989Ln-Ga-TM1989Zr-Al-TM301~101990Zr-Ti-Al-TM1990Ti-Zr-TM1993Zr-Ti-TM-Be301~51993Zr-(Nb,Pd)-Al-TM1995Pd-Cu-Ni-P750.131996Pd-Ni-Fe-P1996Pd-Cu-B-Si1997Ti-Ni-Cu-Sn1998鐵磁性Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)34001995Fe-(Nb,Mo)-(Al,Ga)-(P,B,Si)1995Co-(Al,Ga)-(P,B,Si)1996Fe-(Zr,Hf,Nb)-(B)61996Co-Fe-(Zr,Hf,Nb)-B1996Ni-(Zr,Hf,Nb)-(Cr,Mo)-B1996Fe-Co-Ln-B1998Fe-(Nb,Cr,Mo)-(P,C,B)1999Ni-(Nb,Cr,Mo)-(P,B)1999大塊非晶合金系合金系最大厚度/mm臨界冷速RC/K?S-1發(fā)25大塊非晶合金的主要制備方法：⑴熔體水淬法：此方法是將試樣用低熔點氧化物(如B2O3)包裹起來，在石英管中感應加熱熔化,最后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。水淬塊狀非晶合金制品大塊非晶合金的主要制備方法：水淬塊狀非晶合金制品26⑵金屬模鑄造法將高純元素在氬保下熔融混合后澆注到銅模中。具體工藝可分為射流成型、高壓鑄造、吸鑄等。此外還有懸浮熔煉法、落管技術法、單向區(qū)域熔煉法、高壓復合法等。大塊非晶試樣制備裝置大塊非晶試棒⑵金屬模鑄造法將高純元素在氬保下熔融混合后澆注到銅模中。27大塊非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Al合金Mg合金大塊非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Al合金Mg合金28Zr56.3Ti13.8Cu6.9Ni5.6Nb5.0Be12.5

塊狀非晶合金的TEM形貌非晶中的切變帶含有晶相的復相組織Zr56.3Ti13.8Cu6.9Ni5.6Nb5.0Be129三、非晶態(tài)合金的結構

非晶態(tài)合金的結構與液態(tài)金屬結構相似，原子排列沒有長程的對稱性和周期性，這已為X衍射實驗所證實,非晶體在透射電鏡下的衍射花樣由較寬的暈和彌散環(huán)組成。在非晶態(tài)合金中，沒有晶界、位錯等晶態(tài)合金所特有的晶格缺陷。非晶合金衍射花樣三、非晶態(tài)合金的結構非晶態(tài)合金的結構與液態(tài)金屬結構相似，原30Zr55Cu30Al10Ni5合金的DSC和XRD曲線

DSC曲線XRD曲線DSC—示差掃描量熱；XRD—X-射線衍射Zr55Cu30Al10Ni5合金的DSC和XRD曲線DS311、非晶態(tài)結構的描述方法與晶態(tài)相比，非晶態(tài)結構是一種無序結構，但不象氣體那樣原子排列完全沒有規(guī)則,而存在短程有序。1、非晶態(tài)結構的描述方法32描述非晶態(tài)結構目前通用的方法是統(tǒng)計方法，即在非晶態(tài)材料中以任一原子為中心，在和它相距為r+dr的球殼中發(fā)現(xiàn)另一個原子的幾率為：

式中，J(r)為徑向分布函數(shù)RDF；為單位體積中的原子數(shù)；g(r)為雙體相關函數(shù)。徑向分布函數(shù)示意圖g(r)描述非晶態(tài)結構目前通用的方法是統(tǒng)計方法，即在非晶態(tài)材料中以任33RDF或g(r)可以在一定程度上反映非晶態(tài)結構的統(tǒng)計性質(zhì)。比較氣態(tài)、非晶態(tài)和晶態(tài)的雙體相關函數(shù)可以看出，非晶態(tài)結構與液態(tài)非常接近，存在一定的短程有序，而與氣態(tài)和晶態(tài)則差別顯著。RDF和g(r)可通過X射線衍射確定,但它給出的僅是有關結構的一維信息，不能給出結構的具體細節(jié)。氣體、液體、固體的原子分布函數(shù)RDF或g(r)可以在一定程度上反映非晶態(tài)結構的統(tǒng)計性質(zhì)。342、非晶態(tài)結構模型在描述非晶材料結構的模型中(如微晶、隨機網(wǎng)絡、硬球無規(guī)密堆等)，多數(shù)人共認的是硬球無規(guī)密堆模型，該模型把原子假設為不可壓縮的硬球，均勻、連續(xù)、無規(guī)地堆積，結構中沒有容納另一硬球的空間.這種模型的徑向分布函數(shù)與實測結果符合較好?，F(xiàn)有各種模型都存在不足。晶態(tài)非晶態(tài)2、非晶態(tài)結構模型晶態(tài)非晶態(tài)35晶體與非晶體的結構晶體與非晶體的結構36晶體與非晶體的結構非晶體晶體Computersimulationofthedisorderedatomicstructureofathree-componentmetallicglass晶體與非晶體的結構非晶體晶體Computersimulat37從液態(tài)金屬冷卻凝固過程中粘度和體積的變化見，當液體以大于RC速度冷卻時，其粘度逐漸增大，溫度達到Tg時凝固為非晶態(tài)固體，其體積大于同條件的晶體.液體急冷非晶化時粘度、體積的變化

體積→大粘性→小液體過冷液體液體晶體晶體過冷液體液體固體非晶態(tài)固體非晶態(tài)固體溫度非晶態(tài)結構是一種亞穩(wěn)結構，加熱到Tg以上時，其粘度下降，原子擴散能力增大，在一定溫度下(通常為400~900℃)發(fā)生晶化而失去非晶態(tài)結構。通常晶化溫度Tx要比Tg高幾十度。Tx-Tg的值越大，非晶態(tài)的穩(wěn)定性越高。從液態(tài)金屬冷卻凝固過程中粘度和體積的變化見，當液體以大于RC38非晶合金(Nd60FexCo30-xAl10模鑄棒)組織DiecastingofMetallicGlasscanmakehighlypreciseparts

非晶合金(Nd60FexCo30-xAl10模鑄棒)組織Di39四、非晶態(tài)合金的特性

1、力學性能非晶態(tài)合金力學性能的特點是具有高的強度和硬度。例如非晶態(tài)鋁合金的抗拉強度(1140MPa)是超硬鋁抗拉強度(520MPa)的兩倍。非晶態(tài)合金Fe80B20抗拉強度達3630MPa，而晶態(tài)超高強度鋼的抗拉強度僅為1820~2000MPa，可見非晶態(tài)合金的強度遠非合金鋼所及。非晶態(tài)合金強度高的原因是由于其結構中不存在位錯，沒有晶體那樣的滑移面，因而不易發(fā)生滑移.

四、非晶態(tài)合金的特性1、力學性能40各種合金強度比較比強度屈服強度各種合金強度比較比強度屈服強度41晶體受到剪切應力時，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。晶體受到剪切應力時，會以位錯為媒介在特定晶面上滑移，而42Deformationcharacteristicsofmetallicglass

Deformationcharacteristicsof43Plasticdeformation

Plasticdeformation44Plasticdeformation

SEMimageofshearstepsformedbythepropagationofhighlylocalizedshearbandsduringrollingofabulk

metallicglassspecimen.SEMimageofatensilefailuresurfaceproducedatahighstrainrate.Thesmearedvoidsanddropletsareindicativeofthesignificantmaterialsofteningandviscousflowwithintheshearband.PlasticdeformationSEMimage45一些非晶態(tài)合金的力學性能

合金硬度HV斷裂強度MPa延伸率%彈性模量MPa非晶態(tài)合金Pd83Fe7Si10401818600.166640Cu57Zr43529219600.174480Co75Si15B10891830000.253900Fe80P13C7744830400.03121520Ni75Si81478400晶態(tài)18Ni-9Co-5Mo

1810~213010~12

一些非晶態(tài)合金的力學性能合金硬度HV斷裂強度MPa延伸率46非晶態(tài)合金延伸率低但并不脆，而且具有很高的韌性，非晶薄帶可以反復彎曲180o而不斷裂，并可以冷軋，有些合金的冷軋壓下率可達50%。非晶合金的脆性斷裂非晶合金的韌性斷裂各種合金彈性應變極限比較非晶態(tài)合金延伸率低但并不脆，而且具有很高的韌性，非晶薄帶可以47Zr-Al-Ni-Cu金屬玻璃在過冷液態(tài)區(qū)的模鍛件Zr-Al-Ni-Cu金屬玻璃在過冷液態(tài)區(qū)的模鍛件482、耐蝕性非晶態(tài)合金具有很強的耐腐蝕能力。不銹鋼在含有氯離子的溶液中，易發(fā)生點腐蝕、晶間腐蝕，甚至應力腐蝕和氫脆。而非晶態(tài)的Fe-Cr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)越的抗蝕特性，如在1mol的鹽酸溶液中，在30℃下浸泡168小時后，F(xiàn)e70Cr10P13C7和Fe65Cr10Ni5P13C7非晶態(tài)合金的腐蝕速度為零，而晶態(tài)的18-8不銹鋼腐蝕速率則為10mm/年。非晶鋁合金在1MHCl中的動電位極化曲線2、耐蝕性氫脆。而非晶態(tài)的Fe-Cr合金可以彌補不銹鋼的這些49富Cr、Cu非晶層富Cr、Cu非晶層50非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在10%FeCl3·10H2O溶液中的腐蝕速率試樣腐蝕速率/mm·a-140℃60℃晶態(tài)不銹鋼18Cr-8Ni17Cr-14Ni-2.5Mo非晶態(tài)合金Fe72Cr8P13C7Fe70Cr10P13C7Fe65Cr10Ni5P13C717.75——0.00000.0000120.029.240.00000.00000.0000非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在10%FeCl3·10H2O溶液中的51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、穩(wěn)定的高純度Cr2O3鈍化膜。此外，非晶態(tài)合金組織結構均勻，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。

晶體非晶影響非晶態(tài)合金耐蝕性的重要因素是合金成分。晶體非晶523、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(2~3倍)，例如非晶態(tài)的Cu0.6Zr0.4合金的電阻率可達350cm，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)合金原子的無序排列而導致電子的附加散射所致。3、電性能高電阻合金的電阻率僅為100cm左右。這是由53鈷基非晶合金電阻率隨溫度變化鈷基非晶合金電阻率隨溫度變化54

小。多數(shù)非晶態(tài)合金具有負的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度升高電阻率連續(xù)下降。溫度系數(shù)為零的非晶態(tài)合金在一些儀表測量中具有廣闊的應用前景。非晶態(tài)合金的電阻溫度系數(shù)（）比晶態(tài)合金的Zr48Nb8Cu12Fe8Be24非晶合金電阻隨溫度變化小。多數(shù)非晶態(tài)合金具有負的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度升高554、軟磁性非晶態(tài)合金磁性材料具有高導磁率、高磁感、低鐵損和低矯頑力等特性，而且無磁各向異性。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壁的缺陷。不同磁性材料的磁性相比晶態(tài)與非晶合金的磁滯回線4、軟磁性不同磁性材料的磁性相比晶態(tài)與非晶合金的磁滯回線56FeBSi非晶合金中的磁疇FeBSi非晶合金中的磁疇57FeZrB塊狀非晶的磁結構FeZrB塊狀非晶的磁結構58FeB15非晶合金磁疇壁的移動FeB15非晶合金磁疇壁的移動595、其他性能非晶態(tài)合金還具有好的催化特性，高的吸氫能力，超導電性，低居里溫度等特性。在這些領域有著廣闊的應用前景。非晶Zr27Ti9Ni38V5Mn16Cr5合金的吸氫行為及其SEM形貌5、其他性能非晶Zr27Ti9Ni38V5Mn16Cr5合金60ThepropertiesofAmorphousalloyssuitableforthedefenseapplicationsare:HighYieldStrengthUniqueAcousticalPropertiesHighHardnessLowMeltingTemperatureHighStrengthtoWeightRatioNet-shapeCastingSuperiorElasticLimitFabricationProcessSimilartoPlasticsHighCorrosionResistanceNon-MagneticHighWear-ResistanceThepropertiesofAmorphousal61五、非晶態(tài)合金的應用

1.利用非晶態(tài)合金的高強度、高韌性、以及工藝上可以制成條帶或薄片，目前已用它來制作輪胎、傳送帶、水泥制品及高壓管道的增強纖維。還可用來制作各種切削刀具和保安刀片。FeBSi非晶合金條帶五、非晶態(tài)合金的應用1.利用非晶態(tài)合金的高強度、高韌性、62用非晶態(tài)合金纖維代替硼纖維和碳纖維制造復合材料，可進一步提高復合材料的適應性。硼纖維非晶金屬纖維法國地下隧道內(nèi)襯使用非晶金屬纖維增強復合材料裝孔附近易產(chǎn)生裂紋，而非晶態(tài)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。非晶態(tài)合金纖維正在用于飛機構架和發(fā)動機元件的研制中。和碳纖維復合材料在安用非晶態(tài)合金纖維代替硼纖維和碳纖維制造復合材料，可進一步提高63非晶態(tài)合金制品PrecisionMicrogearHighPerformanceDiaphragmsforPressureSensors非晶態(tài)合金制品PrecisionMicrogearHigh64鋯基大塊非晶態(tài)合金用于桿狀動能穿甲彈,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。這種新的結構材料密度高(約14g/cm3)、屈服強度高(約2GPa),變形時不發(fā)生加工硬化現(xiàn)象,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金穿甲彈，并且有可能超過和達到貧鈾彈的穿甲水平.KineticEnergyPenetrator(KEP)rod,thekeycomponentofthehighlyeffectivearmorpiercingammunitionsystem,currentlyutilizesDepletedUranium(DU).BallistictestsconductedbytheArmyhaveproventhattheamorphoustungstencompositeKEPexhibitsself-sharpeningsimilartotheDUKEP.鋯基大塊非晶態(tài)合金用于桿狀動能穿甲彈,以替代對環(huán)境有重大65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、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。非晶態(tài)合金比強度高，可以像塑料一樣易成形，適合于制作電子產(chǎn)品殼體?？梢灾苽涑?、小巧、輕便、結構更堅固、功能更強大的3C產(chǎn)品，是替代鎂合金、鋁合金和鈦合金的理想材料。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、66在醫(yī)療器械領域，大塊非晶態(tài)合金制造的手術刀異常鋒利、刀口不易鈍化、性能穩(wěn)定、使用壽命長。在整形外科領域，非晶態(tài)合金被用來制造耐磨、耐蝕、高強度的人造關節(jié)和接骨板等。Liquidmetalalloyscanyieldsurgicalbladesthatare:SharperthansteelLessexpensivethandiamondLoweredgedegradationwithuseLongerlastingbladesthatprovidemoreconsistencyinuse在醫(yī)療器械領域，大塊非晶態(tài)合金制造的手術刀異常鋒利、刀口不易67非晶金剛石涂覆的膝關節(jié)和髖關節(jié)非晶金剛石涂覆的膝關節(jié)和髖關節(jié)68體育休閑用品：大塊非晶態(tài)合金最早用來制造高爾夫球桿的桿頭。近幾年,非晶態(tài)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)品方面有應用。GolfClubsTennisRacketsBaseballandSoftballBatsSkisandSnowboardsKnivesBicyclesScubaGearGunsandGunEquipmentFishingEquipmentMarineApplications體育休閑用品：大塊非晶態(tài)合金最早用來制造高爾夫球桿的桿頭。近69Golf-clubheads

Youcanhitagolfballfartherwiththisdriverbecauseitsheadismadeofanaluminum-basedamorphousalloy.Liquidmetalputtershavea"soft"feelwhenstrikingtheball,whichthemakersclaimprovidesplayerswithimprovedtouchonputtinggreens.Golfclubwithfaceplateofmetallicglass.Golf-clubheadsYoucanhita70空間工程材料：由于性能非常越，大塊非晶態(tài)合金被認為是未來幾種太空設備的候選材料。美國第一艘采集太陽風樣品的起源號太空飛船，采集的關鍵部件—太陽風采集瓦，就是用鋯基大塊非晶態(tài)合金制造的?？臻g工程材料：由于性能非常越，大塊非晶態(tài)合金被認為是未來幾種712.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(如Fe81B13Si15C1)、磁頭材料(如Fe5Co70Si15B10),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)合金磁性材料除了不能在高溫下使用外，幾乎所有磁性應用范圍內(nèi)均可使用。

非晶合金鐵芯變壓器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，比普72AmorphousmetalsgreatlyreducesenergylossTransformersconnectedtoapowersourcecauselossatalltimes.Amorphousmetalsgreatlycontributetothereductionofthisno-loadloss.Thetransformerapplicationrepresentsthebiggestareaforamorphousmetals.Amorphousmetalsgreatlyreduc73配電變壓器鐵芯非晶電抗器鐵芯非晶磁放大器鐵芯非晶扼流線圈非晶互感器鐵芯非晶態(tài)磁性材料還可以做磁屏蔽件、小型鐵芯、磁分離器等小型部件。配電變壓器鐵芯非晶電抗器鐵芯非晶磁放大器鐵芯非晶扼流線圈非晶743.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“超不銹鋼”的稱號?？梢杂糜诤Ｑ蠛歪t(yī)學方面，如制造海上軍用飛機電纜，魚雷，化學濾器，反應容器等。還可以用于制造耐蝕管道、電池的電極、海底電纜屏蔽材料、磁分離介質(zhì)及化工用的催化劑、污水處理系統(tǒng)中的零件等.3.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75我國非晶態(tài)合金的開發(fā)始于1977年。1990年冶金部鋼鐵研究總院建成卷重100kg級的自動噴帶設備。已用鐵基非晶合金試制成50KVA的電力變壓器，用鈷基非晶態(tài)合金制作的磁頭壽命提高3倍。在磁屏蔽、互感器鐵芯、傳感器等方面，這類非晶磁性薄帶也得到大量應用。鎳基和銅基的非晶態(tài)釬焊料，已在航空發(fā)動機Ⅱ級導向葉片和電機中使用。我國非晶態(tài)合金的開發(fā)始于1977年。76國家非晶微晶工程技術研究中心千噸級非晶帶材生產(chǎn)線成功噴出220mm的非晶帶材千噸級非晶帶材及制品開發(fā)項目通過科技部驗收和鑒定國家非晶微晶工程技術研究中心千噸級非晶帶材生產(chǎn)線成功噴出2277九十年代以來，人們開發(fā)出大塊非晶合金。這些非晶合金由常用金屬元素組成，尺寸最大達10多厘米直徑、重達幾十公斤，所需冷卻速率和工藝接近常規(guī)的凝固方法。這類塊狀非晶合金體系具有如下特點：1.具有很寬的過冷液相區(qū)。2.在過冷液相區(qū)原子移動緩慢，粘滯系數(shù)大，即晶體形核、長大速率比一般的合金熔體慢得多，易控制。醫(yī)療設備用塊狀非晶合金九十年代以來，人們開發(fā)出大塊非晶合金。這些非晶合金由常用金屬783.大塊非晶合金由0.5-2nm的具有五次對稱性的二十面體微小顆粒組成,其微結構適合于用微晶結構模型描述.4.在晶化前發(fā)生相分離。這些特點使這類多組元合金系可通過對其熔態(tài)形核和長大的控制，獲得塊體納米晶材料或塊體非晶基納米復合材料。非晶合金噴嘴激光氮化層的TiN納米晶3.大塊非晶合金由0.5-2nm的具有五次對稱性的二十面79非晶材料是一種大有前途的新材料，但它也存在著不足，其主要缺點是：①由于采用急冷法制備，使其厚度受到限制；②非晶材料在熱力學上不穩(wěn)定，受熱有晶化傾向。

普通非晶合金晶化后的組織含CuNb的鐵基非晶合金晶化后的納米晶組織非晶材料是一種大有前途的新材料，但它也存在著不足，其主要缺點80非晶態(tài)合金(AmorphousAlloys)

非晶態(tài)合金(AmorphousAlloys)81一、晶態(tài)與非晶態(tài)

晶體是指原子呈長程有序排列的固體。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)結構的合金稱為非晶態(tài)合金(或稱金屬玻璃)。通常認為，傳統(tǒng)的金屬材料都是以晶態(tài)形式出現(xiàn)的。因此，近些年來非晶態(tài)合金的出現(xiàn)引起人們的極大興趣，成為金屬材料的一個新領域。MetallicGlassPowder

一、晶態(tài)與非晶態(tài)晶體是指原子呈長程有序排列的固體。非晶態(tài)是82SiO2的結構非晶體晶體SiO2的結構非晶體晶體83晶態(tài)和非晶態(tài)材料的X-射線衍射譜晶態(tài)和非晶態(tài)材料的X-射線衍射譜841934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Ni－P非晶態(tài)合金。1960年，DUWEZ等人從熔融金屬急冷制成了金屬玻璃并開始進行研究。1969年，美國人龐德和馬丁研究了生產(chǎn)非晶態(tài)合金帶材的技術，為規(guī)模生產(chǎn)奠定了技術基礎。1976年，美國聯(lián)信公司生產(chǎn)出10mm寬的非晶態(tài)合金帶材，到1994年已經(jīng)達到年產(chǎn)4萬噸的能力。目前美國能生產(chǎn)出最大寬度達217mm的非晶帶材。2000年9月20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220mm、表面質(zhì)量良好的非晶帶材，它標志著我國在該材料的研制和生產(chǎn)上達到國際先進水平。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。85二、非晶態(tài)合金的制備

目前可以通過熔體急冷而制成的非晶態(tài)合金已有很多種，典型的有Fe40Ni40B20、Fe77Si13B10、CoxZr1-x、Zr47Ti8Cu7.5Ni10Be27.5(塊狀合金)、

Fe80B20等。Fe80B20結構非晶合金帶二、非晶態(tài)合金的制備目前可以通過熔體急冷而制成的非晶態(tài)合金86液態(tài)金屬不發(fā)生結晶的最小冷卻速度稱作臨界冷卻速度RC。從理論上講，只要冷速足夠大(大于RC)，所有金屬都可獲得非晶態(tài)。但目前能獲得的最大冷速為106℃/秒，因此臨界冷速小于106℃/秒的純金屬尚無法制得非晶態(tài)。熔體在大于臨界冷速冷卻時原子擴散能力顯著下降，最后被凍結成非晶態(tài)的固體。固化溫度Tg稱玻璃化溫度.非晶CCT曲線液態(tài)金屬不發(fā)生結晶的最小冷卻速度稱作臨界冷卻速度RC。從理論87Pd-Cu-Ni-P非晶合金的DSC熱譜圖Pd-Cu-Ni-P非晶合金的DSC熱譜圖88玻璃化溫度Tg體積、熱焓、熵在Tg處連續(xù)，但斜率發(fā)生變化；比熱和熱膨脹系數(shù)在Tg處不連續(xù)。Tg與冷速有關,冷速越快，Tg越高。玻璃化溫度Tg體積、熱焓、熵在Tg處連續(xù)，但斜率發(fā)生變化；89非晶態(tài)形成條件:冷卻速度：利用金屬和合金非晶態(tài)形成的TTT曲線或CCT曲線可估算或確定RC：RC=(Tm-Tn)/tn（Tm為熔點，Tn、tn分別為C曲線鼻尖所對應的溫度和時間）非晶態(tài)形成條件:90化學成分：組元間電負性與原子尺寸相差越大(10%~20%),越容易形成非晶態(tài)。因而過度族金屬或貴金屬與類金屬(B、C、N、Si、P)、稀土金屬與過度族金屬、后過度族金屬與前過度族金屬組成的合金易于形成非晶.Al-Y-M合金非晶形成的成分范圍Al-Y相圖化學成分：組元間電負性與原子尺寸相差越大(10%~20%)91熔點和玻璃化溫度之差T：T=Tm-Tg，T越小，形成非晶傾向越大。因而，成分位于共晶點附近的合金易于形成非晶.*說明：右圖中橫坐標為A、B兩組元電負性差的絕對值；縱坐標為A、B原子因極化作用而引起的效應。熔點和玻璃化溫度之差T：T=Tm-Tg，T越小921、氣態(tài)急冷法：氣態(tài)急冷法一般稱為氣相沉積法(PVD和CVD)，PVD主要包括濺射法和蒸發(fā)法，這兩種方法都在真空中進行。濺射法是通過在電場中加速的粒子轟擊用母材制成的靶（陰極)，使被激發(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)薄膜。

磁控濺射非晶合金薄膜1、氣態(tài)急冷法：磁控濺射非晶合金薄膜93發(fā)蒸法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較寬，因而可用于研究。物理氣相沉積設備發(fā)蒸法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942、熔體態(tài)急冷法：目前最常用的液態(tài)急冷法是旋輥急冷法，分為單輥法和雙輥法。單輥法是將試塊放入石英坩堝中，在氬氣保護下用高頻感應加熱使其熔化，再用氣壓將熔融金屬從管底部的扁平口噴出，落在高速旋轉的銅輥輪上，經(jīng)過急冷立即形成很薄的非晶帶。2、熔體態(tài)急冷法：95單輥旋輥急冷法單輥旋輥急冷法96非晶態(tài)合金非晶態(tài)合金97非晶合金帶材鐵基鐵鎳基非晶合金帶材鐵基鐵鎳基98離心法和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10mm以上，長度可達100m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10mm以下的薄帶。非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖澆注機測量系統(tǒng)卷帶機非晶合金絲材內(nèi)圓水紡制備過程水離心法和單輥法由于單面接觸冷卻，尺寸精度和表面光潔度不理想，99Microstructureofasspunribbons

48Ni(Cu)-36,5Zr(Ti)-10Si-5AlMicrostructureofasspunribb1003、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。Inoue等人提出了三條簡單的經(jīng)驗性規(guī)律：為了控制冷卻過程中的非均勻形核：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，盡量減少含氧量。⑴合金系由三個以上組元組成；⑵主要組元的原子有12%以上的原子尺寸差；⑶各組元間有大的負混合熱；3、非晶態(tài)合金塊材制備方法為了控制冷卻過程中的非均勻形核：一101可從圖中對比結晶和非晶的形成過程。晶體的生長過程一般是A→B→E，非晶形成過程是A→B→C。圖中D表示非晶的晶化。為了制備非晶合金，必須抑制過程E、D的發(fā)生。可從圖中對比結晶和非晶的形成過程。晶體的生長過程一般是A→B102普通(a)和塊狀非晶(b,c)的TTT曲線普通(a)和塊狀非晶(b,c)的TTT曲線103各非晶合金的冷速與Tg的關系典型塊狀非晶合金：Zr65Al7.5Cu17.5Ni10Zr47Ti8Cu7.5Ni10Be27.5Pd40Ni10Cu30P20各非晶合金的冷速與Tg的關系典型塊狀非晶合金：104大塊非晶合金系合金系最大厚度/mm臨界冷速RC/K?S-1發(fā)現(xiàn)年代非鐵磁性Mg-Ln-M(Ln—鑭系,M—Cu,Ni,Zn)102001988Ln-Al-TM(TM—ⅥⅧ過渡族金屬)102001989Ln-Ga-TM1989Zr-Al-TM301~101990Zr-Ti-Al-TM1990Ti-Zr-TM1993Zr-Ti-TM-Be301~51993Zr-(Nb,Pd)-Al-TM1995Pd-Cu-Ni-P750.131996Pd-Ni-Fe-P1996Pd-Cu-B-Si1997Ti-Ni-Cu-Sn1998鐵磁性Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)34001995Fe-(Nb,Mo)-(Al,Ga)-(P,B,Si)1995Co-(Al,Ga)-(P,B,Si)1996Fe-(Zr,Hf,Nb)-(B)61996Co-Fe-(Zr,Hf,Nb)-B1996Ni-(Zr,Hf,Nb)-(Cr,Mo)-B1996Fe-Co-Ln-B1998Fe-(Nb,Cr,Mo)-(P,C,B)1999Ni-(Nb,Cr,Mo)-(P,B)1999大塊非晶合金系合金系最大厚度/mm臨界冷速RC/K?S-1發(fā)105大塊非晶合金的主要制備方法：⑴熔體水淬法：此方法是將試樣用低熔點氧化物(如B2O3)包裹起來，在石英管中感應加熱熔化,最后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。水淬塊狀非晶合金制品大塊非晶合金的主要制備方法：水淬塊狀非晶合金制品106⑵金屬模鑄造法將高純元素在氬保下熔融混合后澆注到銅模中。具體工藝可分為射流成型、高壓鑄造、吸鑄等。此外還有懸浮熔煉法、落管技術法、單向區(qū)域熔煉法、高壓復合法等。大塊非晶試樣制備裝置大塊非晶試棒⑵金屬模鑄造法將高純元素在氬保下熔融混合后澆注到銅模中。107大塊非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Al合金Mg合金大塊非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Al合金Mg合金108Zr56.3Ti13.8Cu6.9Ni5.6Nb5.0Be12.5

塊狀非晶合金的TEM形貌非晶中的切變帶含有晶相的復相組織Zr56.3Ti13.8Cu6.9Ni5.6Nb5.0Be1109三、非晶態(tài)合金的結構

非晶態(tài)合金的結構與液態(tài)金屬結構相似，原子排列沒有長程的對稱性和周期性，這已為X衍射實驗所證實,非晶體在透射電鏡下的衍射花樣由較寬的暈和彌散環(huán)組成。在非晶態(tài)合金中，沒有晶界、位錯等晶態(tài)合金所特有的晶格缺陷。非晶合金衍射花樣三、非晶態(tài)合金的結構非晶態(tài)合金的結構與液態(tài)金屬結構相似，原110Zr55Cu30Al10Ni5合金的DSC和XRD曲線

DSC曲線XRD曲線DSC—示差掃描量熱；XRD—X-射線衍射Zr55Cu30Al10Ni5合金的DSC和XRD曲線DS1111、非晶態(tài)結構的描述方法與晶態(tài)相比，非晶態(tài)結構是一種無序結構，但不象氣體那樣原子排列完全沒有規(guī)則,而存在短程有序。1、非晶態(tài)結構的描述方法112描述非晶態(tài)結構目前通用的方法是統(tǒng)計方法，即在非晶態(tài)材料中以任一原子為中心，在和它相距為r+dr的球殼中發(fā)現(xiàn)另一個原子的幾率為：

式中，J(r)為徑向分布函數(shù)RDF；為單位體積中的原子數(shù)；g(r)為雙體相關函數(shù)。徑向分布函數(shù)示意圖g(r)描述非晶態(tài)結構目前通用的方法是統(tǒng)計方法，即在非晶態(tài)材料中以任113RDF或g(r)可以在一定程度上反映非晶態(tài)結構的統(tǒng)計性質(zhì)。比較氣態(tài)、非晶態(tài)和晶態(tài)的雙體相關函數(shù)可以看出，非晶態(tài)結構與液態(tài)非常接近，存在一定的短程有序，而與氣態(tài)和晶態(tài)則差別顯著。RDF和g(r)可通過X射線衍射確定,但它給出的僅是有關結構的一維信息，不能給出結構的具體細節(jié)。氣體、液體、固體的原子分布函數(shù)RDF或g(r)可以在一定程度上反映非晶態(tài)結構的統(tǒng)計性質(zhì)。1142、非晶態(tài)結構模型在描述非晶材料結構的模型中(如微晶、隨機網(wǎng)絡、硬球無規(guī)密堆等)，多數(shù)人共認的是硬球無規(guī)密堆模型，該模型把原子假設為不可壓縮的硬球，均勻、連續(xù)、無規(guī)地堆積，結構中沒有容納另一硬球的空間.這種模型的徑向分布函數(shù)與實測結果符合較好?，F(xiàn)有各種模型都存在不足。晶態(tài)非晶態(tài)2、非晶態(tài)結構模型晶態(tài)非晶態(tài)115晶體與非晶體的結構晶體與非晶體的結構116晶體與非晶體的結構非晶體晶體Computersimulationofthedisorderedatomicstructureofathree-componentmetallicglass晶體與非晶體的結構非晶體晶體Computersimulat117從液態(tài)金屬冷卻凝固過程中粘度和體積的變化見，當液體以大于RC速度冷卻時，其粘度逐漸增大，溫度達到Tg時凝固為非晶態(tài)固體，其體積大于同條件的晶體.液體急冷非晶化時粘度、體積的變化

體積→大粘性→小液體過冷液體液體晶體晶體過冷液體液體固體非晶態(tài)固體非晶態(tài)固體溫度非晶態(tài)結構是一種亞穩(wěn)結構，加熱到Tg以上時，其粘度下降，原子擴散能力增大，在一定溫度下(通常為400~900℃)發(fā)生晶化而失去非晶態(tài)結構。通常晶化溫度Tx要比Tg高幾十度。Tx-Tg的值越大，非晶態(tài)的穩(wěn)定性越高。從液態(tài)金屬冷卻凝固過程中粘度和體積的變化見，當液體以大于RC118非晶合金(Nd60FexCo30-xAl10模鑄棒)組織DiecastingofMetallicGlasscanmakehighlypreciseparts

非晶合金(Nd60FexCo30-xAl10模鑄棒)組織Di119四、非晶態(tài)合金的特性

1、力學性能非晶態(tài)合金力學性能的特點是具有高的強度和硬度。例如非晶態(tài)鋁合金的抗拉強度(1140MPa)是超硬鋁抗拉強度(520MPa)的兩倍。非晶態(tài)合金Fe80B20抗拉強度達3630MPa，而晶態(tài)超高強度鋼的抗拉強度僅為1820~2000MPa，可見非晶態(tài)合金的強度遠非合金鋼所及。非晶態(tài)合金強度高的原因是由于其結構中不存在位錯，沒有晶體那樣的滑移面，因而不易發(fā)生滑移.

四、非晶態(tài)合金的特性1、力學性能120各種合金強度比較比強度屈服強度各種合金強度比較比強度屈服強度121晶體受到剪切應力時，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。晶體受到剪切應力時，會以位錯為媒介在特定晶面上滑移，而122Deformationcharacteristicsofmetallicglass

Deformationcharacteristicsof123Plasticdeformation

Plasticdeformation124Plasticdeformation

SEMimageofshearstepsformedbythepropagationofhighlylocalizedshearbandsduringrollingofabulk

metallicglassspecimen.SEMimageofatensilefailuresurfaceproducedatahighstrainrate.Thesmearedvoidsanddropletsareindicativeofthesignificantmaterialsofteningandviscousflowwithintheshearband.PlasticdeformationSEMimage125一些非晶態(tài)合金的力學性能

合金硬度HV斷裂強度MPa延伸率%彈性模量MPa非晶態(tài)合金Pd83Fe7Si10401818600.166640Cu57Zr43529219600.174480Co75Si15B10891830000.253900Fe80P13C7744830400.03121520Ni75Si81478400晶態(tài)18Ni-9Co-5Mo

1810~213010~12

一些非晶態(tài)合金的力學性能合金硬度HV斷裂強度MPa延伸率126非晶態(tài)合金延伸率低但并不脆，而且具有很高的韌性，非晶薄帶可以反復彎曲180o而不斷裂，并可以冷軋，有些合金的冷軋壓下率可達50%。非晶合金的脆性斷裂非晶合金的韌性斷裂各種合金彈性應變極限比較非晶態(tài)合金延伸率低但并不脆，而且具有很高的韌性，非晶薄帶可以127Zr-Al-Ni-Cu金屬玻璃在過冷液態(tài)區(qū)的模鍛件Zr-Al-Ni-Cu金屬玻璃在過冷液態(tài)區(qū)的模鍛件1282、耐蝕性非晶態(tài)合金具有很強的耐腐蝕能力。不銹鋼在含有氯離子的溶液中，易發(fā)生點腐蝕、晶間腐蝕，甚至應力腐蝕和氫脆。而非晶態(tài)的Fe-Cr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)越的抗蝕特性，如在1mol的鹽酸溶液中，在30℃下浸泡168小時后，F(xiàn)e70Cr10P13C7和Fe65Cr10Ni5P13C7非晶態(tài)合金的腐蝕速度為零，而晶態(tài)的18-8不銹鋼腐蝕速率則為10mm/年。非晶鋁合金在1MHCl中的動電位極化曲線2、耐蝕性氫脆。而非晶態(tài)的Fe-Cr合金可以彌補不銹鋼的這些129富Cr、Cu非晶層富Cr、Cu非晶層130非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在10%FeCl3·10H2O溶液中的腐蝕速率試樣腐蝕速率/mm·a-140℃60℃晶態(tài)不銹鋼18Cr-8Ni17Cr-14Ni-2.5Mo非晶態(tài)合金Fe72Cr8P13C7Fe70Cr10P13C7Fe65Cr10Ni5P13C717.75——0.00000.0000120.029.240.00000.00000.0000非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在10%FeCl3·10H2O溶液中的131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、穩(wěn)定的高純度Cr2O3鈍化膜。此外，非晶態(tài)合金組織結構均勻，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。

晶體非晶影響非晶態(tài)合金耐蝕性的重要因素是合金成分。晶體非晶1323、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(2~3倍)，例如非晶態(tài)的Cu0.6Zr0.4合金的電阻率可達350cm，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)合金原子的無序排列而導致電子的附加散射所致。3、電性能高電阻合金的電阻率僅為100cm左右。這是由133鈷基非晶合金電阻率隨溫度變化鈷基非晶合金電阻率隨溫度變化134

小。多數(shù)非晶態(tài)合金具有負的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度升高電阻率連續(xù)下降。溫度系數(shù)為零的非晶態(tài)合金在一些儀表測量中具有廣闊的應用前景。非晶態(tài)合金的電阻溫度系數(shù)（）比晶態(tài)合金的Zr48Nb8Cu12Fe8Be24非晶合金電阻隨溫度變化小。多數(shù)非晶態(tài)合金具有負的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度升高1354、軟磁性非晶態(tài)合金磁性材料具有高導磁率、高磁感、低鐵損和低矯頑力等特性，而且無磁各向異性。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壁的缺陷。不同磁性材料的磁性相比晶態(tài)與非晶合金的磁滯回線4、軟磁性不同磁性材料的磁性相比晶態(tài)與非晶合金的磁滯回線136FeBSi非晶合金中的磁疇FeBSi非晶合金中的磁疇137FeZrB塊狀非晶的磁結構FeZrB塊狀非晶的磁結構138FeB15非晶合金磁疇壁的移動FeB15非晶合金磁疇壁的移動1395、其他性能非晶態(tài)合金還具有好的催化特性，高的吸氫能力，超導電性，低居里溫度等特性。在這些領域有著廣闊的應用前景。非晶Zr27Ti9Ni38V5Mn16Cr5合金的吸氫行為及其SEM形貌5、其他性能非晶Zr27Ti9Ni38V5Mn16Cr5合金140ThepropertiesofAmorphousalloyssuitableforthedefenseapplicationsare:HighYieldStrengthUniqueAcousticalPropertiesHighHardnessLowMeltingTemperatureHighStrengthtoWeightRatioNet-shapeCastingSuperiorElasticLimitFabricationProcessSimilartoPlasticsHighCorrosionResistanceNon-MagneticHighWear-ResistanceThepropertiesofAmorphousal141五、非晶態(tài)合金的應用

1.利用非晶態(tài)合金的高強度、高韌性、以及工藝上可以制成條帶或薄片，目前已用它來制作輪胎、傳送帶、水泥制品及高壓管道的增強纖維。還可用來制作各種切削刀具和保安刀片。FeBSi非晶合金條帶五、非晶態(tài)合金的應用1.利用非晶態(tài)合金的高強度、高韌性、142用非晶態(tài)合金纖維代替硼纖維和碳纖維制造復合材料，可進一步提高復合材料的適應性。硼纖維非晶金屬纖維法國地下隧道內(nèi)襯使用非晶金屬纖維增強復合材料裝孔附近易產(chǎn)生裂紋，而非晶態(tài)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。非晶態(tài)合金纖維正在用于飛機構架和發(fā)動機元件的研制中。和碳纖維復合材料在安用非晶態(tài)合金纖維代替硼纖維和碳纖維制造復合材料，可進一步提高143非晶態(tài)合金制品PrecisionMicrogearHighPerformanceDiaphragmsforPressureSensors非晶態(tài)合金制品PrecisionMicrogearHigh144鋯基大塊非晶態(tài)合金用于桿狀動能穿甲彈,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。這種新的結構材料密度高(約14g/cm3)、屈服強度高(約2GPa),變形時不發(fā)生加工硬化現(xiàn)象,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金穿甲彈，并且有可能超過和達到貧鈾彈的穿甲水平.KineticEnergyPenetrator(KEP)rod,thekeycomponentofthehighlyeffectivearmorpiercingammunitionsystem,currentlyutilizesDepletedUranium(DU).BallistictestsconductedbytheArmyhaveproventhattheamorphoustungstencompositeKEPexhibitsself-sharpeningsimilartotheDUKEP.鋯基大塊非晶態(tài)合金用于桿狀動能穿甲彈,以替代對環(huán)境有重大145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、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。非晶態(tài)合金比強度高，可以像塑料一樣易成形，適合于制作電子產(chǎn)品殼體。可以制備超薄、小巧、輕便、結構更堅固、功能更強大的3C產(chǎn)品，是替代鎂合金、鋁合金和鈦合金的理想材料。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、146在醫(yī)療器械領域，大塊非晶態(tài)合金制造的手術刀異常鋒利、刀口不易鈍化、性能穩(wěn)定、使用壽命長。在整形外科領域，非晶態(tài)合金被用來制造耐磨、耐蝕、高強度的人造關節(jié)和接骨板等。Liquidmetalalloyscanyieldsurgicalbladesthatare:SharperthansteelLessexpensivethandiamondLoweredgedegradationwithuseLongerlastingbladesthat