第四章非晶材料制備技術(shù)

第四章非晶材料制備技術(shù)第1頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

固體物質(zhì)，有很大一部分是非晶態(tài)物質(zhì)，具有悠久的使用歷史，早在二千多年以前，我們的祖先就開(kāi)始使用玻璃和陶釉。不過(guò)非晶態(tài)物質(zhì)的物理和化學(xué)的生產(chǎn)和發(fā)展只不過(guò)只是近幾十年的事。從1947年A.Brenner等人用電解和化學(xué)沉積方法獲得Ni-P、Co-P等非晶態(tài)薄膜用作金屬保護(hù)層算起至今，也只是50多年。因而，有關(guān)非晶態(tài)材料的理論還不算成熟。然而，非晶態(tài)材料的發(fā)展和應(yīng)用卻很迅速。我們知道，物質(zhì)的聚集態(tài)，從氣體、液體到固體，從有序度來(lái)講，其中原子或分子排列有序度是從低到高。非晶態(tài)物質(zhì)可以看作有序度介于晶體和液體之間的一種聚集態(tài)。它和液晶一樣，不像晶態(tài)物質(zhì)那樣具有完善的近程和遠(yuǎn)程有序，而是不存在長(zhǎng)程有序，僅具有近程有序。因此“短程有序”是非晶態(tài)固體的基本特征之一。這種“近程”范圍一般只是個(gè)小區(qū)間，大約為100~150nm。1．概論2第2頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）只存在小區(qū)間范圍內(nèi)的短程有序，在近程或次近鄰的原子間的鍵合（如配位數(shù)、原子間距、鍵角、鍵長(zhǎng)等）具有某種規(guī)律性，但沒(méi)有長(zhǎng)程序；（2）非晶態(tài)材料的X-射線衍射花樣是有較寬的暈和彌散的環(huán)組成，沒(méi)有表征結(jié)晶態(tài)特征的任何斑點(diǎn)和條紋，用電子顯微鏡也看不到晶粒間界、晶格缺陷等形成的衍襯反差；（3）當(dāng)溫度升高時(shí)，在某個(gè)很窄的溫度區(qū)間，會(huì)發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)相變，因而它是一種亞穩(wěn)相。由于人們最為熟悉的玻璃是非晶態(tài)，所以也把非晶態(tài)稱作無(wú)定形體或玻璃體（AmorphousorGlassyStates）

2．非晶微觀結(jié)構(gòu)上的特征3第3頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四非晶合金的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上呈拓?fù)涿芏验L(zhǎng)程無(wú)序，但在長(zhǎng)程無(wú)序的三維空間又無(wú)序的分布著短程有序的“晶態(tài)小集團(tuán)”或“偽晶核”，其大小不超過(guò)幾個(gè)晶格的范圍。均勻的各相同一性：非晶合金中原子排列是原子尺度的無(wú)序，不存在結(jié)晶金屬所具有的晶界、雙晶、堆垛、層錯(cuò)、偏析和析出物等局部的組織不均勻缺陷，是一種原子尺度組織均一的材料，具有各向同性的特點(diǎn)；簡(jiǎn)單單原子結(jié)構(gòu)：由于是單原子組成，故與分子組成的玻璃、高分子聚合物相比，是一種更加理想的單原子非晶結(jié)構(gòu)材料；材料特性的調(diào)控性：非晶態(tài)合金不受化合價(jià)的限制，在較寬的成分范圍內(nèi)可以自由調(diào)節(jié)其組成。因此，它具有許多結(jié)晶合金所不具有優(yōu)異的材料特性的調(diào)控性。熱力學(xué)上處于亞穩(wěn)態(tài)，晶化溫度以上將發(fā)生晶態(tài)結(jié)構(gòu)相變，但晶化溫度以下能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。4第4頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四非晶合金材料的特性：高力學(xué)性能：高屈服強(qiáng)度、高硬度、高比強(qiáng)度，超彈性（高彈性極限）、高耐磨損性等；物理特性：高透磁率、高電阻率、耐放射線特性等；化學(xué)性能：高耐腐蝕性、高催化活性精密成形性：低熔點(diǎn)、良好的鑄造特性、低的熱膨脹系數(shù)、對(duì)鑄型的形狀及表面的精密復(fù)寫(xiě)性；5第5頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

非晶態(tài)材料受到人們的重視是從20世紀(jì)50年代開(kāi)始的。1958年召開(kāi)了第一次非晶態(tài)固體國(guó)際會(huì)議，尤其是1960年從液態(tài)驟冷獲得金-硅（Au79Si80）非晶態(tài)合金，開(kāi)創(chuàng)了非晶態(tài)合金研發(fā)新紀(jì)元。此后一系列“金屬玻璃”被開(kāi)發(fā)出來(lái)，幾乎同時(shí)也發(fā)展了非晶態(tài)理論模型，Mott-CFO（莫特-科弗奧）理論模型的奠基者1977年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這個(gè)模型是非晶態(tài)體系中電子能態(tài)的最基本的模型。莫特開(kāi)拓了作為固體物理新領(lǐng)域的非晶態(tài)物質(zhì)電子過(guò)程的研究，被譽(yù)為這個(gè)新的分支學(xué)科的奠基人。非晶態(tài)材料有著其十分優(yōu)越的價(jià)值，應(yīng)用范圍也十分廣泛，可用于日常用品保護(hù)和裝飾、功能材料的功能膜層、電子、電力、化工等領(lǐng)域，塊狀化的非晶合金在這些行業(yè)也顯示出十分廣闊的應(yīng)用前景。3．非晶材料的應(yīng)用6第6頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

因?qū)Υ判院蜔o(wú)序系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性研究，共同獲得了1977年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

安德遜（PhilipWarrenAnderson,1923-）

范弗萊克（JohnHasbrouckVanVleck,1899-1980）莫特（NevillFrancisMott,1905-）7第7頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

在電力領(lǐng)域，非晶得到大量應(yīng)用。例如鐵基非晶合金的最大應(yīng)用是配電變壓器鐵芯。由于非晶合金的工頻鐵損僅為硅鋼的1/5－1/3，利用非晶合金取代硅鋼可使配電變壓器的空載損耗降低60％－70％。因此，非晶配電變壓器作為換代產(chǎn)品有很好的應(yīng)用前景。在“九五”期間，我國(guó)自行建成了年生產(chǎn)能力1000噸的非晶帶材生產(chǎn)線及相應(yīng)的年產(chǎn)600噸非晶配電變壓器鐵芯生產(chǎn)線，這為在我國(guó)大力推廣節(jié)能型非晶配電變壓器奠定了良好基礎(chǔ)。8第8頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

在電力領(lǐng)域，隨著高頻逆變技術(shù)的成熟，傳統(tǒng)大功率線性電源開(kāi)始大量被高頻開(kāi)關(guān)電源所取代，而且為了提高效率，減小體積，開(kāi)關(guān)電源的工作頻率越來(lái)越高，這就對(duì)其中的軟磁材料提出了更高的要求。硅鋼高頻損耗太大，已不能滿足使用要求；鐵氧體雖然高頻損耗較低，但在大功率條件下仍然存在很多問(wèn)題，一是飽和磁感低，無(wú)法減小變壓器的體積；二是居里溫度低，熱穩(wěn)定性差；三是制作大尺寸鐵芯成品率低，成本高。目前采用功率鐵氧體的單個(gè)變壓器的轉(zhuǎn)換功率不超過(guò)20kW。非晶軟磁合金同時(shí)具有高飽和磁感和很低的高頻損耗，且熱穩(wěn)定性好，是大功率開(kāi)關(guān)電源用軟磁材料的最佳選擇。采用非晶鐵芯的變壓器的轉(zhuǎn)換功率可達(dá)500kW，體積比功率鐵氧體變壓器減少50％以上。目前在逆變焊機(jī)電源中非晶合金已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，在通訊、電動(dòng)交通工具、電解電鍍等領(lǐng)域的開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用正在積極開(kāi)發(fā)之中。下表列出了非晶合金帶材的典型性能和一些主要應(yīng)用。9第9頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四性能指標(biāo)鐵基非晶鐵鎳基非晶應(yīng)用配電變壓器中頻變壓器功率因數(shù)校正器磁屏蔽防盜標(biāo)簽飽和磁感(T)1.560.77矯頑力(A/m)<4<2最大磁導(dǎo)率45×104>200,000磁致伸縮系數(shù)27×10-615×10-6居里溫度(℃)415360電阻率(mW-cm)130130非晶納米晶帶材的典型性能及主要應(yīng)用領(lǐng)域

性能指標(biāo)

鈷基非晶

鐵基納米晶

應(yīng)用磁放大器高頻變壓器扼流圈脈沖變壓器飽和電抗器

磁放大器高頻變壓器扼流圈脈沖變壓器飽和電抗器互感器

飽和磁感(T)0.6-0.81.25矯頑力(A/m)<2<2最大磁導(dǎo)率>200,000>200,000磁致伸縮系數(shù)<1×10-6<2×10-6居里溫度(℃)>300560電阻率(mW-cm)1308010第10頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在電子信息領(lǐng)域，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)小尺寸、輕重量、高可靠性和低噪音的開(kāi)關(guān)電源和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的需求日益增長(zhǎng)、要求越來(lái)越高。例如，為了減小體積，計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)電源的工作頻率已經(jīng)從20kHz提高到500kHz；為了實(shí)現(xiàn)CPU的低電壓大電流供電方式，采用磁放大器穩(wěn)定輸出電壓；為了消除各種噪音，采用抑制線路自生干擾的尖峰抑制器，以及抑制傳導(dǎo)干擾的共模和差模扼流圈。因此，在開(kāi)關(guān)電源和接口設(shè)備中增加了大量高頻磁性器件，而非晶合金在此大有用武之地。在電子防竊系統(tǒng)中，早期利用鈷基非晶窄帶的諧波式防盜標(biāo)簽在圖書(shū)館中獲得了大量應(yīng)用。最近利用鐵鎳基非晶帶材的聲磁式防盜標(biāo)簽克服了諧波式防盜標(biāo)簽誤報(bào)警率高、檢測(cè)區(qū)窄等缺點(diǎn)，應(yīng)用市場(chǎng)已經(jīng)擴(kuò)展到超級(jí)市場(chǎng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨開(kāi)放式服務(wù)方式的發(fā)展，作為防盜防偽的非晶合金帶材和絲材的應(yīng)用會(huì)急劇增長(zhǎng)。

11第11頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在民用產(chǎn)品中，變頻技術(shù)有利于節(jié)約電能、并減小體積和重量，正在大量普及。但負(fù)面效應(yīng)不可忽視，如果變頻器中缺少必要的抑制干擾環(huán)節(jié)，會(huì)有大量高次諧波注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)總功率因素下降。減少電網(wǎng)污染最有效的辦法之一是在變頻器中加入功率因數(shù)校正(PFC)環(huán)節(jié)，其中關(guān)鍵部件是高頻損耗低、飽和磁感大的電感鐵芯。鐵基非晶合金在此類(lèi)應(yīng)用中有明顯優(yōu)勢(shì)，將在變頻零電綠色化方面發(fā)揮重要作用。目前在變頻空調(diào)中使用非晶PFC電感已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)。總之，非晶合金不僅軟磁性能優(yōu)異，而且工藝簡(jiǎn)單、成本低廉；正在成為一類(lèi)十分重要的、具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)功能材料?？梢灶A(yù)見(jiàn)，非晶材料對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和高新技術(shù)快速發(fā)展將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

12第12頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四以非晶態(tài)硅太陽(yáng)能電池發(fā)展為例，研發(fā)單晶硅太陽(yáng)能電池耗資數(shù)十億美元，該電池轉(zhuǎn)化率高，但成本高昂，無(wú)法廣泛推廣。1975年開(kāi)始研發(fā)摻雜非晶硅太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)化率不斷提高。如果轉(zhuǎn)化率提高到10~12%，就可以代替單晶硅太陽(yáng)能電池；如果組件成本能夠再降低，就可以與核能相抗衡。金屬玻璃材料也受人矚目，它比一般金屬的強(qiáng)度還要大，例如非晶態(tài)Fe56B56的斷裂強(qiáng)度達(dá)到370kg·mm-2，是一般玻璃鋼強(qiáng)度的7倍，已接近理想晶體的水平，并具有好于金屬的彈性、彎曲性、韌性、硬度和抗腐蝕性，此外還具有良好的電學(xué)性能。13第13頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由于目前還不能唯一并精確的確定非晶固體中原子的三維排列情況，故只能采用模型方法勾畫(huà)可能的原子排布，然后將由模型得出的性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)比較，再據(jù)此修改模型，最終確定非晶固體的組成，并由建立的模型來(lái)討論非晶態(tài)固體的微觀結(jié)構(gòu)。我們?cè)诖酥唤榻B幾種簡(jiǎn)單流行的結(jié)構(gòu)模型。

微晶模型

微晶模型的基本思想是：大多數(shù)原子與其最近鄰原子的相對(duì)位置與晶體情形完全相同，這些原子組成一百至數(shù)百nm的晶粒。長(zhǎng)程有序性消失主要是因?yàn)檫@些微晶取向雜亂、無(wú)規(guī)的原因。4.非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)模型14第14頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

硬球無(wú)規(guī)堆積模型建立該模型的做法是將一定容器中裝入鋼球，用石蠟類(lèi)物質(zhì)固定鋼球之間的相對(duì)位置，然后測(cè)量出各球心的坐標(biāo)，確定堆積密度，由此建立了硬球無(wú)規(guī)堆積模型（ModelofdenserandompackingofhardspheresRDPGS）。

其特征是：（1）各向同性相互作用的同種離子在二維空間緊密排列時(shí)，總是得到規(guī)則排列的“晶體”，只有在三維空間中才能做無(wú)規(guī)排列，其具有極大的短程密度；（2）無(wú)規(guī)密堆模型可以看作是由四面體、八面體、三角柱（可附3個(gè)半八面體）、Archimedes(阿基米德

)反棱柱（可附2個(gè)半八面體）以及四角十二面體等（常稱Bernal多面體）組成。如果計(jì)算其組成中的四面體和八面體，四面體多（86.2%）、八面體少（15.8%），這是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的重要特征.（3）非晶態(tài)結(jié)構(gòu)中四面體有錯(cuò)列型和相掩型2種排列方式，據(jù)此進(jìn)行的理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的徑向分布函數(shù)非常接近。下圖給出Bernal多面體及2種四面體錯(cuò)列型和相掩型排列方式。

15第15頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Bernal（貝爾納）多面體及2種四面體錯(cuò)列型和相掩型排列方式16第16頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四我們知道，制備非晶態(tài)固體就是防止結(jié)晶的過(guò)程。從熱力學(xué)來(lái)看，物質(zhì)所處狀態(tài)的穩(wěn)定性，決定于熱力學(xué)位能，而對(duì)于晶態(tài)和非晶態(tài)之間的變化，影響熱力學(xué)位能的主要因素是混亂的變化引起的熵變。由于非晶態(tài)的混亂度大于晶態(tài)，其自由能也就較高，換言之，非晶態(tài)屬于亞穩(wěn)定態(tài)。對(duì)于非晶態(tài)，從固態(tài)到液態(tài)，一般沒(méi)有明顯的熔化溫度，存在一個(gè)玻璃化溫度Tg。一般定義玻璃化溫度Tg為粘度相當(dāng)于1013泊時(shí)的溫度，這時(shí)位形熵最小，幾乎為零。因此只有當(dāng)熔體冷卻溫度在玻璃化溫度時(shí)，非晶態(tài)才趨于穩(wěn)定。為防止結(jié)晶發(fā)生，一般要求熔體的過(guò)冷度ΔT（ΔT=Tm－Tg,Tm為熱力學(xué)熔點(diǎn)，即粘度接近于零時(shí)的溫度）要小。

5.非晶態(tài)固體的形成規(guī)律

（1）熱力學(xué)規(guī)律17第17頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

實(shí)踐上，經(jīng)常將無(wú)機(jī)化合物的Tg作縱坐標(biāo)、Tm作橫坐標(biāo)，對(duì)畫(huà)成一直線，當(dāng)直線Tg/Tm=2/3，形成非晶態(tài)的冷卻速度相當(dāng)于102℃/s，如用此冷凝速度，在直線上方的物質(zhì)容易形成非晶態(tài)，在直線下方的物質(zhì)則難以形成非晶態(tài)；若Tg/Tm=1/2，則要使該直線上方的物質(zhì)形成非晶態(tài)，冷卻速度要不小于103~105℃/s。此外，還有采用玻璃化溫度與物質(zhì)的升華焓變?chǔ)m的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)判斷合金形成玻璃能力的參數(shù)：ΔTo/To液=（To液－T液）/To液式中T液為液相溫度，To液為理想溶液的液相溫度，可表示為T(mén)o液=(ΔHfA·TAm)/（ΔHfA－Rln(1-X)

TAm）式中ΔHfA、TAm分別為溶劑的熔化焓和熔點(diǎn)，X為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。這個(gè)值越大越易形成玻璃態(tài)。18第18頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四最早對(duì)玻璃形成進(jìn)行研究的是塔曼（Tamman），他認(rèn)為玻璃形成時(shí)，由于過(guò)冷液體成核速率最大時(shí)的溫度低于晶體生長(zhǎng)速率最大時(shí)的溫度。而后發(fā)展了動(dòng)力學(xué)理論。一般說(shuō)，如果IS和U分別表示均勻結(jié)晶過(guò)程的成核速率和晶體生長(zhǎng)速率，那么，單位時(shí)間t內(nèi)結(jié)晶的體積率表示為：VL/V=πISU3t4/3這時(shí)，常以VL/V=10-6為判據(jù)，若達(dá)到此值，析出的晶體就可以檢驗(yàn)出；若小于此值，結(jié)晶可以忽略，形成非晶態(tài)。利用這些數(shù)據(jù)，還可以繪制出所謂時(shí)間（Time）溫度（Temperature）轉(zhuǎn)變(Transation)的所謂“三T曲線”。從而估算出避免此處指定數(shù)量晶體所需要的冷卻速率。下圖是時(shí)間-溫度-結(jié)晶的“3T曲線”。

（2）動(dòng)力學(xué)規(guī)律19第19頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間-溫度-結(jié)晶的“3T曲線”

20第20頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不論是在非晶制備的理論上，還是在制備實(shí)驗(yàn)中，人們都在探討采用結(jié)構(gòu)學(xué)觀點(diǎn)描述非晶態(tài)的形成。從化學(xué)鍵類(lèi)型來(lái)看，離子鍵無(wú)飽和性、具有密堆積高配位數(shù)，金屬鍵也是這樣，它們均不易形成非晶態(tài)；純粹的共價(jià)鍵也很少形成非晶態(tài)。只有處于離子-共價(jià)過(guò)渡的混合鍵型物質(zhì)，既有離子鍵容易變更鍵角易造成無(wú)對(duì)稱變形的趨勢(shì)、又有共價(jià)鍵不易更改鍵長(zhǎng)和鍵角的趨勢(shì)，故此類(lèi)物質(zhì)最易形成非晶態(tài)。根據(jù)這個(gè)原理，不同性質(zhì)元素組合形成非晶態(tài)。

（3）結(jié)構(gòu)學(xué)規(guī)律21第21頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

大致可以分為3類(lèi)：第一類(lèi)為類(lèi)金屬元素（或弱金屬元素）與非金屬元素的組合。類(lèi)金屬元素主要是周期表中ⅢA、ⅣA、ⅤA元素，非金屬元素主要是ⅥA和ⅦA元素，它們能形成諸如氧化物、硫化物、硒化物、氟化物和氯化物等非晶態(tài)物質(zhì)；第二類(lèi)是準(zhǔn)金屬元素和金屬元素的組合。金屬元素則主要是過(guò)渡元素和貴金屬元素，例如形成Pd-Si、Co-P、Fe-C等非晶態(tài)材料。第三類(lèi)是金屬元素和金屬元素的組合。前者是ⅡA、ⅡB、ⅢB、ⅣB金屬，后者是貴金屬和稀土金屬，它們形成諸如Gd-Co、Nb-Ni、Zr-Pd、Ti-Be等非晶態(tài)材料。22第22頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

從成鍵角度來(lái)看，第一類(lèi)非晶物質(zhì)結(jié)構(gòu)中包含sp的雜化軌道。第二類(lèi)和第三類(lèi)物質(zhì)，可能包括spd、spdf類(lèi)型的雜化軌道。在三類(lèi)物種中，均含有原子半徑小而電場(chǎng)強(qiáng)度大的類(lèi)金屬元素或金屬元素，這些元素對(duì)半徑大而場(chǎng)強(qiáng)弱的非金屬元素、過(guò)渡金屬元素以及稀土金屬元素都有一定的極化作用，形成離子-共價(jià)混合鍵型的低配位結(jié)構(gòu)。從成鍵強(qiáng)度考慮，影響因素有原子半徑、電負(fù)性、極化勢(shì)等。鍵強(qiáng)度大易形成玻璃，陽(yáng)離子氧化數(shù)必須不小于3，陽(yáng)離子的半徑不能太大，其電負(fù)性最好在1.5~2.1之間。此外還要求化合物結(jié)構(gòu)中有足夠的空曠度，以利于共價(jià)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。23第23頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如前所述，非晶態(tài)固體與晶態(tài)固體相比，從微觀結(jié)構(gòu)講有序性低；從熱力學(xué)講，自由能要高，因而是一種亞穩(wěn)態(tài)?；谶@樣的特點(diǎn)，制備非晶態(tài)固體必須解決下述兩個(gè)問(wèn)題：

（1）必須形成原子或分子混亂排列的狀態(tài)；（2）必須將這種熱力學(xué)上的亞穩(wěn)態(tài)在一定的溫度范圍內(nèi)保存下來(lái)，使之不向晶態(tài)轉(zhuǎn)變?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，最常見(jiàn)的非晶態(tài)制備方法有液相急冷和從稀釋?xiě)B(tài)凝聚等，包括蒸發(fā)、離子濺射、輝光放電和電解沉積等，近年來(lái)還發(fā)展了離子轟擊、強(qiáng)激光輻照和高溫壓縮等新技術(shù)。下面我們主要從原理方面介紹幾種方法。

6.非晶態(tài)固體的制備方法一個(gè)機(jī)理24第24頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三個(gè)基本體系非晶制備技術(shù)體系劃分物質(zhì)三態(tài)沖擊波法粒子注入法輻照法溶膠-凝膠法其它現(xiàn)代方法從氣態(tài)制備非晶氣體輝光放電法電解沉積法濺射法CVDPVD從液態(tài)制備非晶粉末冶金法從固態(tài)制備非晶液體急冷法懸浮熔煉技術(shù)落管技術(shù)低熔點(diǎn)氧化物包裹法25第25頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1）粉末冶金法

粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類(lèi)型制品的工藝技術(shù)。目前，由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它已成為解決新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。但它卻是是一種古老的方法。人類(lèi)早期采用機(jī)械粉碎法制得金、銀、銅和青銅的粉末，用作陶器等的裝飾涂料。18世紀(jì)下半葉和19世紀(jì)上半葉，俄、英、西班牙等國(guó)曾以工場(chǎng)規(guī)模制取海綿鉑粒，經(jīng)過(guò)熱壓、鍛和模壓、燒結(jié)等工藝制造錢(qián)幣和貴重器物。1890年，美國(guó)的庫(kù)利吉發(fā)明用粉末冶金方法制造燈泡用鎢絲，奠定了現(xiàn)代粉末冶金的基礎(chǔ)。到1910年左右，人們已經(jīng)用粉末冶金法制造了鎢鉬制品、硬質(zhì)合金、青銅含油軸承、多孔過(guò)濾器、集電刷等，逐步形成了整套粉末冶金技術(shù)。20世紀(jì)30年代，旋渦研磨鐵粉和碳還原鐵粉問(wèn)世后，用粉末冶金法制造鐵基機(jī)械零件獲得了很快的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，粉末冶金技術(shù)發(fā)展迅速，新的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備、新的材料和制品不斷出現(xiàn)，開(kāi)拓出一些能制造特殊材料的領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)中的重要組成部分。多種工藝26第26頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金發(fā)展歷史：粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造鐵的第一個(gè)方法實(shí)質(zhì)上采用的就是粉末冶金方法。而現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)的發(fā)展中共有三個(gè)重要標(biāo)志：1、克服了難熔金屬熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的困難。1909年制造電燈鎢絲，推動(dòng)了粉末冶金的發(fā)展；1923年粉末冶金硬質(zhì)合金的出現(xiàn)被譽(yù)為機(jī)械加工中的革命。2、三十年代成功制取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機(jī)械零件的發(fā)展，充分發(fā)揮了粉末冶金少切削甚至無(wú)切削的優(yōu)點(diǎn)。3、向更高級(jí)的新材料、新工藝發(fā)展。四十年代，出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現(xiàn)，利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能制造高強(qiáng)度的零件。27第27頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝的優(yōu)點(diǎn)：1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造。2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時(shí)，金屬的損耗只有1-5%，而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時(shí)，金屬的損耗可能會(huì)達(dá)到80%。3、由于粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過(guò)程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來(lái)的雜質(zhì)，而燒結(jié)一般在真空和還原氣氛中進(jìn)行，不怕氧化，也不會(huì)給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。5、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，特別是齒輪等加工費(fèi)用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本。

28第28頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6、粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。7、可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料和大塊非晶材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。8、可以生產(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷材料等。9、可以實(shí)現(xiàn)凈近形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。10、可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。29第29頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝的基本工序是：1、原料粉末的制備?，F(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類(lèi)：機(jī)械法和物理化學(xué)法。而機(jī)械法可分為：機(jī)械粉碎及霧化法；物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。成型的方法基本上分為加壓成型和無(wú)壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。30第30頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、坯塊的燒結(jié)。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過(guò)燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機(jī)械性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。對(duì)于單元系和多元系的固相燒結(jié)，燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點(diǎn)低；對(duì)于多元系的液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般比其中難熔成分的熔點(diǎn)低，而高于易熔成分的熔點(diǎn)。除普通燒結(jié)外，還有松裝燒結(jié)、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結(jié)工藝。如果在燒結(jié)以后采取急冷的方法，就可以得到非晶材料或者產(chǎn)品。4、產(chǎn)品的后序處理。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機(jī)加工、熱處理及電鍍。此外，近年來(lái)一些新工藝如軋制、鍛造也應(yīng)用于粉末冶金材料燒結(jié)后的加工，取得較理想的效果。31第31頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金法制備非晶合金的缺點(diǎn)：1、由于合金硬度高，粉末壓制的致密度受到限制；2、由于燒結(jié)溫度不能太高（﹤600℃），要在粉末的晶化溫度以下，因此最終產(chǎn)品的強(qiáng)度往往不及非晶本身的強(qiáng)度。3、有時(shí)采用粘結(jié)成型，粘結(jié)劑的加入會(huì)使大塊非晶材料的致密度強(qiáng)度下降，而且產(chǎn)品的性能與粘結(jié)劑有很大關(guān)系，這些使得粉末冶金法制備大塊非晶技術(shù)的應(yīng)用不是很廣泛。32第32頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金材料和制品的今后發(fā)展方向：1、有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展。2、制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金。3、用增強(qiáng)致密化過(guò)程來(lái)制造一般含有混合相組成的特殊合金。4、制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金。5、加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。

33第33頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2）液體急冷法實(shí)施原理將液體以大于105℃/s的速度急冷，使液體中紊亂的原子排列保留下來(lái)，成為固體，即得非晶。要求條件①液體必須與基板接觸良好②液體層必須相當(dāng)?、垡后w與基板從接觸開(kāi)始至凝固終止的時(shí)間盡量短④基板導(dǎo)熱性好34第34頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

液相急冷是目前制備各種非晶態(tài)金屬和合金的主要方法之一，并已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段。它的基本特點(diǎn)是先將金屬或合金加熱熔融成液態(tài)，然后通過(guò)不同途徑使它們以105~108℃/s的高速冷卻，這時(shí)液態(tài)的無(wú)序結(jié)構(gòu)得以保存下來(lái)而形成非晶態(tài)，樣品以制備方法不同，可以成幾微米到幾十微米的薄片、薄帶或細(xì)絲狀?？焖倮鋮s可以采用多種方法，例如：①將熔融的金屬液滴用噴槍以極高的速度噴射到導(dǎo)熱性好的大塊金屬冷砧上；②讓金屬液滴被快速移動(dòng)活塞達(dá)到金屬砧座上，形成厚薄均勻的非晶態(tài)金屬箔片；③用加壓惰性氣體把液態(tài)金屬?gòu)闹睆綖閹孜⒚椎氖娮熘袊姵?，形成均勻的熔融金屬?xì)流，連續(xù)噴到高速旋轉(zhuǎn)（每分鐘約2000-10000轉(zhuǎn)）的一對(duì)軋輥之間（“雙輥急冷法”）或者噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻圓筒表面（“單滾筒離心急冷法”）而形成非晶態(tài)。35第35頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四實(shí)施工藝介紹①噴槍法將金屬裝入一個(gè)底部有小孔的石墨坩堝中，小孔直徑大約1mm，坩堝由感應(yīng)加熱或電阻加熱，使金屬在惰性氣體氣氛中熔化。起初，由于孔徑小，表面張力使得液體金屬不至于下落。然后用沖擊波從上至下使熔體從小孔噴出，打在坩堝下面的一個(gè)過(guò)冷銅板上（銅板浸在冷液氮中），迅速冷卻成為非晶。該法的特點(diǎn)是冷卻速率高，所得樣品規(guī)格一般在10×20~30×5~25mm，形狀不規(guī)則、厚度不均勻且疏松多孔、表面不光滑。36第36頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四②錘砧法將熔體落入兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)熱良好的表面之間，受到擠壓后迅速冷卻而成非晶。特點(diǎn)是制得的非晶薄材厚度均勻、表面光滑、致密度高，但冷卻速率不及噴槍法（105～106℃/s），不能連續(xù)生產(chǎn)，效率低?？膳c噴槍法相結(jié)合，優(yōu)點(diǎn)多而克服了互相的缺點(diǎn)。37第37頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四③離心法將少量合金裝入一個(gè)底部有小孔的石英管內(nèi)，用高頻感應(yīng)爐或管式爐使之熔化后，隨即將石英管降至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的圓筒中，并用高壓氣體迫使熔體從小孔流出，噴到圓筒內(nèi)壁。緩緩提升石英管，可得到螺旋狀的非晶條帶。特點(diǎn)：冷卻速率一般（106℃/s）、材料表面精度高，材料取出難（離心力使得與壁面結(jié)合緊密）離心法示意圖38第38頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四④壓延法

又“雙輥法”，熔化的金屬?gòu)氖⒐艿撞康男】讎娚涞揭粚?duì)高速旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)熱良好、表面光滑的輥?zhàn)又g。該方法工藝要求苛刻：a.射流穩(wěn)定，要有一定長(zhǎng)度b.射流方向要準(zhǔn)確c.流量與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)要相配合d.輥?zhàn)硬牧弦捕群?、耐蝕、導(dǎo)熱性好所得非晶材料兩面光滑、厚度均勻、強(qiáng)度好，冷卻速率一般（106℃/s）。雙輥法示意圖39第39頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四⑤單輥法將熔體噴射到高速旋轉(zhuǎn)的輥面上冷卻，形成連續(xù)的非晶條帶。該法要求：a.噴嘴可用石英管，高熔點(diǎn)金屬噴嘴可用氧化鋁、碳、氮化硼管等。b.輥?zhàn)硬牧峡捎免斍嚆~、不銹鋼、滾珠鋼等c.噴射時(shí)加熱溫度在材料熔點(diǎn)以上10～200℃/s，噴射壓力0.5～2kg/cm2（表壓），噴管與輥面法線成14°角，輥面線速度為10～35m/s。d.制備活性元素非晶，整個(gè)過(guò)程應(yīng)在惰性氣氛或真空中進(jìn)行。e.連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，輥?zhàn)右M(jìn)行水冷或液態(tài)氮冷卻。f.條帶寬度可通過(guò)噴嘴形狀和尺寸控制。條帶寬度小，可用圓形噴嘴；條帶寬度大，可用橢圓形、長(zhǎng)方形或成排孔形噴嘴。特點(diǎn)：冷卻速率一般（106℃/s），熔體與輥面熱接觸不好，材料表面質(zhì)量差，強(qiáng)度、致密度不及以上方法。單輥法示意圖40第40頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常用噴嘴形狀示意圖41第41頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四⑥熔體沾出法金屬圓盤(pán)緊貼熔體表面高速旋轉(zhuǎn)，熔體被圓盤(pán)沾出一薄層，迅速冷卻成為非晶。冷卻速率低、材料表面質(zhì)量差、致密度和強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率低，成本低，工藝簡(jiǎn)單。熔體沾出法42第42頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四⑦熔滴法合金棒的下端用電子束熔化，液滴滴落到一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的輥面，隨即被拉長(zhǎng)，凝固成條或絲。特點(diǎn)：污染少、冷卻快、非晶材料強(qiáng)度和致密度差，適合制備高熔點(diǎn)合金條帶。溶滴法示意圖43第43頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3）PVD法4）CVD法5）濺射法將樣品先制成多晶或研成粉末，壓縮成型，進(jìn)行預(yù)澆作為濺射靶。在真空或充氬氣的密閉空間，用各種不同的工藝將靶材中的原子或離子以氣態(tài)形式離解出來(lái)，然后使它們無(wú)規(guī)則地沉積在冷卻底板上，從而形成非晶態(tài)。方法與前面相同，不同之處是：熱的沉積空間，過(guò)冷的基片或工件。真空在10-10乇（1公斤每平方厘米＝735.6乇）以上，如前節(jié)所述，主要用于制備非晶態(tài)金屬、半導(dǎo)體和金屬薄膜等。44第44頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6）輝光放電分解法以制備非晶態(tài)半導(dǎo)體鍺和硅為例，將鍺烷或硅烷放在真空室中，用直流或交流電場(chǎng)加以分解。分解出來(lái)的鍺和硅原子沉積在預(yù)熱的襯板上，再快速冷凝形成非晶態(tài)薄膜。

45第45頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7）溶膠-凝膠法制備的非晶尺寸均勻、顆粒細(xì)小。前面的反應(yīng)原理同前面薄膜制備技術(shù)中。即先由金屬與醇類(lèi)反應(yīng)，醇氧化物分子中的有機(jī)基團(tuán)與金屬離子通過(guò)氧原子鍵合得到金屬的醇氧化物。醇氧化物一方面可溶于相似的醇溶劑中，另一方面當(dāng)加入水時(shí)，醇氧化物與水作用形成X-OH基團(tuán)和醇，最終形成X(OR)n中間物，通過(guò)中間物的水解，則可以制得均勻的X(OH)n溶膠懸浮體，調(diào)節(jié)溶膠的酸度或堿度可引起兩個(gè)X-OH鍵間的脫水反應(yīng)，進(jìn)而形成凝膠，凝膠凝膠材料小心加熱到200~500℃，除去其中所有的液體，凝膠就變?yōu)楹芗?xì)的金屬氧化物粉末，粒子半徑為3-100nm，粒子大小也十分均勻。對(duì)粉末進(jìn)行急冷。46第46頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四8）輻照法用能量密度比較高的激光或電子束（能量100kW/cm2）輻照晶體材料表面（如金屬），使表面局部熔化，然后以大于104℃/s的速度冷卻，即在晶體表面產(chǎn)生一層與基底同質(zhì)的非晶薄層。47第47頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四9）離子注入法將高能的非晶粒子直接注入固體材料的表面。固體可以是非晶，也可以是晶體；注入的非晶可以與固體材料本身相同也可不同。注入時(shí)，由于高能非晶粒子與固體材料中原子核、電子、中子等的碰撞會(huì)損失能量，故注入厚度有限。48第48頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四10）懸浮熔煉技術(shù)將導(dǎo)體懸浮于一個(gè)感熱場(chǎng)中，借助電熱渦流使得導(dǎo)體熔化，迅速吹入冷的惰性氣體，使熔體冷卻，得到非晶。又可以分為磁懸浮熔煉法、靜電懸浮熔煉法等，前者是靠磁力與重力相抵消實(shí)現(xiàn)懸浮，后者是靠靜電吸引力與磁力相抵消實(shí)現(xiàn)懸浮。特點(diǎn)：無(wú)接觸加熱、無(wú)接觸測(cè)量（遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀），可避免污染，但投資大。49第49頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四11）落管技術(shù)將樣品置于真空或加載保護(hù)氣的石英管頂端，密封管口。用感應(yīng)加熱裝置，使得樣品熔化，撤去熱源，熔體保持自由落下，冷凝成非晶。特點(diǎn)是無(wú)污染、但是生產(chǎn)效率極低。落管法制取大塊非晶合金的原理圖50第50頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四12）低熔點(diǎn)氧化物包裹技術(shù)將樣品用低熔點(diǎn)氧化物包裹起來(lái)，置于容器中熔煉，待中間樣品熔化后，然后再冷卻到氧化物熔點(diǎn)以上而樣品熔點(diǎn)以下的某個(gè)溫度，樣品在液態(tài)氧化物包圍的氣氛中冷凝成非晶。氧化物包裹作用：a吸取熔體中的雜質(zhì)顆粒b將熔體與器壁隔離開(kāi)來(lái)，避免器壁成核而引起的晶化現(xiàn)象c避免污染。氧化物包裹熔煉示意圖51第51頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四大塊非晶合金性能特點(diǎn)與普通的多晶材料和傳統(tǒng)的低維(粉、絲、薄帶等)非晶材料不同的是，大塊非晶合金在受熱發(fā)生晶化之前會(huì)有一個(gè)寬的臨界過(guò)冷液相區(qū)，分別是大塊非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)化溫度、晶化初始溫度和熔化開(kāi)始溫度。正是這一特殊區(qū)域的存在，賦予了大塊非晶合金以特殊的性能。過(guò)冷液相區(qū)的存在，使合金在受熱發(fā)生晶化之前，在一定的溫度范圍內(nèi)可以保持被凍結(jié)的液體結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出具有一定粘度的與氧化物玻璃極為類(lèi)似的性質(zhì)，呈牛頓流動(dòng)狀態(tài)，因此大塊非晶合金有時(shí)也被稱為金屬玻璃，既有金屬的特性，又表現(xiàn)出某些氧化物玻璃的性能特點(diǎn)。13）大塊非晶材料制備技術(shù)52第52頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1大塊非晶合金的力學(xué)性能大塊非晶合金具有高的抗拉強(qiáng)度。采用粉末燒結(jié)或者是基體增強(qiáng)的方式，合金強(qiáng)度值可達(dá)700～800MPa。然而，鎂基非晶合金的最高強(qiáng)度可達(dá)1200，如果獲得在非晶基體上彌散的尺度的粒子的結(jié)構(gòu)，那么強(qiáng)度更是可以達(dá)到約1550MPa。強(qiáng)度不高的合金做成大塊非晶以后其強(qiáng)度可以達(dá)到1000MPa以上。大塊非晶合金也具有高的硬度，—基大塊非晶合金的維氏硬度達(dá)到1200MPa以上，其余的大塊非晶合金的硬度較之相應(yīng)的晶體材料也大大提高，所以大塊非晶合金真正體現(xiàn)了合金硬而強(qiáng)的特性。大塊非晶還具有高的彎曲強(qiáng)度，高的斷裂韌性，高的沖擊斷裂能。同時(shí)大塊非晶還具有較低的楊氏模量。這樣相對(duì)于晶態(tài)材料而言，大塊非晶材料具有更好的彈性。大塊非晶合金在過(guò)冷溫度區(qū)間所具有高應(yīng)變率超塑性能，使傳統(tǒng)的快速凝固粉末冶金工藝應(yīng)用在大塊非晶領(lǐng)域成為可能。53第53頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2大塊非晶合金的其他性能大塊非晶合金中不存在晶界，沉淀相相界，位錯(cuò)等容易引起局部腐蝕的部位，同時(shí)也不存在晶態(tài)合金容易出現(xiàn)的成分偏析，所以非晶合金在結(jié)構(gòu)和成分上都比晶態(tài)合金更均勻，因而具有更高的抗腐蝕性能，其耐腐蝕性能為晶態(tài)不銹鋼的100倍。大塊非晶合金一般也沒(méi)有沉淀相粒子等障礙對(duì)磁疇壁的釘扎作用，所以具有優(yōu)異的軟磁性能。54第54頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期四所以，雖然大塊非晶合金屬于非晶合金，是在后者基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但又與傳統(tǒng)的非晶合金有很大的不同。由于通常的合金形成非晶需要很高的臨界冷卻速度（﹥106），因此得到的一般是薄帶、薄片、細(xì)絲、粉末等厚度或直徑較小的低維形狀的材料。與低維