第5章 非晶態(tài)材料的制備

材料合成與制備李亞偉趙雷無(wú)機(jī)非金屬材料系9/16/2024/09:07:53第5章

非晶態(tài)材料的制備

Non-crystallineMaterialsSynthesis/09:07:53固體材料可以按照其中原子的排列的有序程度分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩大類。

液體在緩慢降溫過(guò)程中形成晶體。在這一過(guò)程中，原子有足夠的時(shí)間發(fā)生重排，因此形成的晶體中原子的排列呈有序狀態(tài)。液體在急冷過(guò)程中形成非晶體。在這一過(guò)程中，原子沒(méi)有足夠的時(shí)間發(fā)生重排，因此形成的晶體中原子的排列呈無(wú)序狀態(tài)。5.1非晶態(tài)材料的基本概念和基本性質(zhì)/09:07:53非晶態(tài)材料的基本概念和基本性質(zhì)晶態(tài)材料具有長(zhǎng)程有序的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其組成原子或基元處于一定格式空間排列的狀態(tài)；非晶態(tài)材料則象液體那樣，只有在幾個(gè)原子間距量級(jí)的短程范圍內(nèi)具有原子有序的狀態(tài)。(短程有序)晶體和非晶體的根本區(qū)別/09:07:53非晶態(tài)材料的基本概念和基本性質(zhì)固體材料可分成幾個(gè)層次：在完美的單晶體中，原子在整塊材料中的排列都是規(guī)則有序的；在多晶體和微晶體中，只有在晶粒內(nèi)部，原子的排列才是有序的，而多晶體中的晶粒尺寸通常部比微晶體中的更大一些，經(jīng)過(guò)腐蝕后，用一般的金相顯微鏡甚至用肉眼都可以看出晶粒和晶界；在非晶體中，不存在晶粒和晶界，不具有長(zhǎng)程有序。/09:07:53非晶態(tài)的基本定義非晶態(tài)固體中的無(wú)序并不是絕對(duì)的“混亂”，而是破壞了有序系統(tǒng)的某些對(duì)稱性，形成了一種有缺陷、不完整的短程有序。一般認(rèn)為，組成物質(zhì)的原子、分子的空間排列不呈周期性和平移對(duì)稱性，晶態(tài)的長(zhǎng)程有序受到破壞，只有由于原子間的相互關(guān)聯(lián)作用，使其在小于幾個(gè)原子間距的小區(qū)間內(nèi)(1～1.5nm)，仍然保持形貌和組分的某些有序特征而具有短程有序，這樣一類特殊的物質(zhì)狀態(tài)統(tǒng)稱非晶態(tài)。非晶態(tài)材料的基本概念和基本性質(zhì)/09:07:53(1)只存在小區(qū)間內(nèi)的短程有序。在近鄰和次近鄰原子間的鍵合(如配位數(shù)、原子間距、鍵角、鍵長(zhǎng)等)具有一定的規(guī)律性，而沒(méi)有任何長(zhǎng)程有序；(2)它的衍射花樣是由較寬的暈和彌散的環(huán)組成，沒(méi)有表征結(jié)晶態(tài)的任何斑點(diǎn)和條紋，用電鏡看不到晶粒、晶界、晶格缺陷等形成的衍襯反差；(3)當(dāng)溫度連續(xù)升高時(shí)，在某個(gè)很窄的溫區(qū)內(nèi)，會(huì)發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)相變，是一種亞穩(wěn)態(tài)材料。非晶態(tài)材料的基本概念和基本性質(zhì)非晶態(tài)材料微觀結(jié)構(gòu)基本特征/09:07:53非晶態(tài)合金迄今發(fā)現(xiàn)的能形成非晶態(tài)的合金有數(shù)百種，目前研究較多、有一定使用價(jià)值的合金有三大類：(1)后過(guò)渡的金屬－類金屬TL－M系(2)TE－TL系(3)IIA族金屬的二元或多元合金非晶態(tài)半導(dǎo)體材料（Si、Ge以及部分硫化物）非晶態(tài)超導(dǎo)體（非晶合金）非晶態(tài)高分子材料非晶體玻璃自己閱讀p62幾種技術(shù)比較成熟的非晶態(tài)材料/09:07:53非晶態(tài)合金(金屬玻璃)

非晶態(tài)合金具有金屬和玻璃的特征。

非晶態(tài)合金的主要成分是金屬元素，因此屬于金屬合金；非晶態(tài)合金又是無(wú)定型材料，與玻璃相類似，因此稱為金屬玻璃。但是，金屬玻璃和一般的氧化物玻璃畢竟是兩碼事，它既不像玻璃那樣脆，又不像玻璃那樣透明，事實(shí)上，金屬玻璃具有光澤，可以彎曲，外觀上和普通的金屬材料沒(méi)有任何區(qū)別。非晶態(tài)的金屬玻璃材料中原子的排列是雜亂的，這種雜亂的原于排列賦予了它一系列全新的特性。幾種技術(shù)比較成熟的非晶態(tài)材料/09:07:53非晶態(tài)材料的性質(zhì)高強(qiáng)度、高韌性抗腐蝕性軟磁特性－磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高，矯頑力和損耗低。超導(dǎo)電性－一般較低，但延展性較好非晶半導(dǎo)體光學(xué)性質(zhì)其他性質(zhì)自己閱讀/09:07:535.1非晶態(tài)材料的形成理論非晶態(tài)固體在熱力學(xué)上屬于亞穩(wěn)態(tài)，其只有能比相應(yīng)的晶體高，在一定條件下，有轉(zhuǎn)變成晶體的可能。非晶態(tài)固體的形成問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上是物質(zhì)在冷凝過(guò)程中如何不轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的問(wèn)題。

/09:07:53非晶態(tài)材料的形成規(guī)律、結(jié)構(gòu)模型熱力學(xué)規(guī)律動(dòng)力學(xué)規(guī)律結(jié)構(gòu)化學(xué)規(guī)律非晶態(tài)的形成及穩(wěn)定性非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)模型/09:07:53（1）熱力學(xué)規(guī)律我們知道，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，因而非晶態(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。非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53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)熔體冷卻溫度值低于玻璃化溫度時(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（=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。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，直線Tg/Tm=2/3，形成非晶態(tài)的冷卻速度相當(dāng)于102℃/sec，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℃/sec。非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53

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)。非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53（2）動(dòng)力學(xué)規(guī)律最早對(duì)比例形成進(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Iv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：Vc/V=πIvU3t4/3非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53這時(shí)，常以Vc/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。時(shí)間-溫度-結(jié)晶的“3T曲線”見(jiàn)下圖。非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53時(shí)間-溫度-結(jié)晶“3T曲線”

非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53（3）結(jié)構(gòu)學(xué)規(guī)律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)鍵類型來(lái)看，離子鍵無(wú)飽和性、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)。非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53非晶固體的形成大致可以分為3類：第一類為類金屬元素（或弱金屬元素）與非金屬元素的組合。類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)；非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53第二類是準(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。

非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53

從成鍵角度來(lái)看，第一類非晶物質(zhì)結(jié)構(gòu)中包含sp的雜化軌道。第二類和第三類物質(zhì)，可能包括spd、spdf類型的雜化軌道。在三類物種中，均含有原子半徑小而電場(chǎng)強(qiáng)度大的類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)。非晶態(tài)固體的形成規(guī)律

/09:07:53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。非晶態(tài)固體的形成規(guī)律/09:07:53非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)－微晶模型該模型認(rèn)為非晶態(tài)材料是由“晶?！狈浅＜?xì)小的微晶粒所組成，如圖3－2所示。根據(jù)這一模型，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和多晶體結(jié)構(gòu)相似，只是“晶?！背叽缰挥幸患{米到幾十納米，即相當(dāng)于幾個(gè)到幾十個(gè)原子間距。微晶模型認(rèn)為微晶內(nèi)的短程有序和晶態(tài)相同，但是各個(gè)微晶的取向是散亂分布的，因此造成長(zhǎng)程無(wú)序，微晶之間原子的排列方式和液態(tài)結(jié)構(gòu)相似。這個(gè)模型比較簡(jiǎn)單明了，經(jīng)常被用來(lái)表示金屬玻璃的結(jié)構(gòu)。/09:07:53非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)－拓?fù)錈o(wú)序模型拓?fù)錈o(wú)序模型認(rèn)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的主要特征是原子排列的混亂和隨機(jī)性。所謂拓?fù)錈o(wú)序是指模型中原子的相對(duì)位置是隨機(jī)地?zé)o序排列的，無(wú)論是原子間距或各對(duì)原子連線間的夾角都沒(méi)有明顯的規(guī)律性。因此，該模型強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的無(wú)序性，而把短程有序看作是無(wú)規(guī)堆積時(shí)附帶產(chǎn)生的結(jié)果。拓?fù)錈o(wú)序模型有多種堆積形式，其中主要的有無(wú)序密堆膠球模型和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型。在無(wú)序密堆硬球模型中，把原子看作不可壓縮的硬球，“無(wú)序”是指在這種堆積中不存在晶格那樣的長(zhǎng)程有序，“密堆”則是指在這樣一種排列中不存在可以容納另一個(gè)硬球那樣大的間隙。/09:07:53貝爾納多面體非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)—

拓?fù)錈o(wú)序模型這一模型最早是由貝爾納(Bernal)提出，用來(lái)研究液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的。他在一只橡皮袋中裝滿鋼球、進(jìn)行搓揉擠壓，使得從橡皮袋表面看去，鋼球不呈現(xiàn)規(guī)則的周期排列。貝爾納經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)無(wú)序密堆結(jié)構(gòu)僅由五種不同的多面體所組成—貝爾納多面體/09:07:53非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)模型非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)模型仍在探索中，用上述模型還遠(yuǎn)不能回答有關(guān)非晶態(tài)材料的真實(shí)結(jié)構(gòu)以及與成分有關(guān)的許多問(wèn)題，但在解釋非晶態(tài)的彈性和磁性等問(wèn)題時(shí)，還是取得了一定的成功。隨著對(duì)非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的進(jìn)一步了解，結(jié)構(gòu)模型將會(huì)進(jìn)一步完善，最終有可能在非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)之上解釋和提高非晶態(tài)材料的物理性能。/09:07:53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，是一種亞穩(wěn)態(tài)。基于這樣的特點(diǎn)，制備非晶態(tài)固體必須解決下述2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。非晶態(tài)固體制備/09:07:53非晶態(tài)固體制備圖非晶態(tài)材料制備原理示意最常見(jiàn)的非晶態(tài)制備方法有液相驟冷和從稀釋?xiě)B(tài)凝聚，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)。

/09:07:53粉末冶金法首先用液相急冷法獲得非晶粉末或?qū)⒂靡合喾勰┓ǐ@得的非晶帶破碎成粉末，然后利用粉末冶金方法將粉末壓制或粘結(jié)成型，如壓制燒結(jié)、爆炸成型、熱擠壓、粉末軋制等。由于非晶合金硬度高，粉末壓制的致密度受到限制。壓制后的燒結(jié)溫度又不能超過(guò)其粉末的晶化溫度(一般在600oC以下)，因而燒結(jié)后的非晶材料整體強(qiáng)度無(wú)法與非晶顆粒本身的強(qiáng)度相比。粘結(jié)成型時(shí)，由于粘結(jié)劑的加入使大塊非晶材料的致密度下降，而且粘結(jié)后的性能在很大程度上取決于粘結(jié)劑的性質(zhì)。這使得粉末冶金大塊非晶材料的應(yīng)用遇到很大困難。/09:07:53液相驟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℃/sec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。液相驟冷法/09:07:53

快速冷卻可以采用多種方法：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)活塞送到金屬砧座上，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娮熘袊姵觯纬删鶆虻娜廴诮饘偌?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)。/09:07:53(a)離心法(b)壓延法(c)單輥法(d)熔體沾出法(e)熔滴法

圖液相驟冷連續(xù)制備方法示意圖液相驟冷連續(xù)制備方法/09:07:53先用各種不同的工藝將固體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)。根據(jù)離解和沉積方式的不同，可有以下幾種方法：

①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，抽成真空或充氬氣進(jìn)行濺射，如前節(jié)所述過(guò)程。

氣相沉積法—

氣相直接凝聚/09:07:53②真空蒸發(fā)沉積真空在10-10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。③電解和化學(xué)沉積該法成本低、工藝簡(jiǎn)單，主要用于制備大面積非晶態(tài)薄層。④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襯板上，快速冷凝形成非晶態(tài)薄膜。

氣相沉積法/09:07:53其他方法結(jié)晶材料轉(zhuǎn)變法磁懸浮熔煉法靜電懸浮熔煉落管技術(shù)低熔點(diǎn)氧化物包裹

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/09:07:53結(jié)晶材料轉(zhuǎn)變法

由結(jié)晶材料通過(guò)輻照、離子注入、沖擊波等方法制得非晶態(tài)固體。目前離子注入技術(shù)在金屬材料改性及半導(dǎo)體工藝中用得很普遍，在許多情況下是利用了注入層的非晶態(tài)本質(zhì)。高能注入粒子被注入材料(靶)中的原子核及電子碰撞時(shí)，能量損失，因此，注入離于有一定的射程，只能得到一薄層非晶態(tài)材料。激光或電子束的能量密度較高(～100kW／cm2)，用它們來(lái)輻照金屬表面，可使表面局部熔化，并以4×104—5×105K/s的速度冷卻，例如，對(duì)Pd91.7Cu4.2Si5.1合金，可在表面上產(chǎn)生400

m厚的非晶層。/09:07:53磁懸浮熔煉法當(dāng)導(dǎo)體處于圖中線圈，高頻梯度電磁場(chǎng)將使導(dǎo)體中產(chǎn)生與外部電磁場(chǎng)相反方向的感生電動(dòng)勢(shì)，該感生電動(dòng)勢(shì)與外部電磁場(chǎng)之間的斥力與重力抵消，使導(dǎo)體樣品懸浮在線圈中。同時(shí)，樣品中的渦流使樣品加熱熔化，向樣品吹入惰性氣體，樣品便冷卻、凝固，樣品的溫度可用非接觸法測(cè)量。由于磁懸浮熔煉時(shí)樣品周?chē)鷽](méi)有容器壁，避免了引起的非均勻形核，因而臨界冷卻速度更低。該方法不僅用來(lái)研究大塊非晶合金的形成，而且廣泛用來(lái)研究金屬熔體的非平衡凝固過(guò)程熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)．如研究合金溶液的過(guò)冷、利用枝晶間距來(lái)推算冷卻速度、均勻形核串及晶體長(zhǎng)大速率等。/09:07:53靜電懸浮熔煉將樣品置于負(fù)電極板上，然后在正負(fù)電極板之間加上直流高壓，兩電極板之間產(chǎn)生一梯度電場(chǎng)(中央具有最大電場(chǎng)強(qiáng)度)，同時(shí)樣品也被充上負(fù)電荷。當(dāng)電極板間的電壓足夠高時(shí)，帶負(fù)電荷的樣品在電場(chǎng)作用下將懸浮于兩極板之間。用激光照射樣品，使可將樣品加熱熔化。停止照射，樣品便冷卻。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于樣品的懸浮和加熱是同時(shí)通過(guò)樣品中的渦流實(shí)現(xiàn)的。樣品在冷卻時(shí)也必需處于懸浮狀態(tài)，所以樣品在冷卻時(shí)還必須克服懸浮渦流給樣品帶來(lái)的熱量，冷卻速度不可能很快。/09:07:53落管技術(shù)將樣品密封在石英管中，內(nèi)部抽成真空或充保護(hù)氣。先將樣品在石英管上端熔化，然后讓其在管中自由下落(不與管壁接觸)，并在下落中完成凝固過(guò)程(見(jiàn)圖)。與懸浮法相類似、落管法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)器壁凝固，可以用來(lái)研究非晶相的形成動(dòng)力學(xué)，過(guò)冷金屬熔體的非平衡過(guò)程等。/09:07:53低熔點(diǎn)氧化物包裹將樣品用低熔點(diǎn)氧化物(如B2O3)包裹起來(lái)，然后置于容器中熔煉，氧化物的包裹起兩個(gè)作用：一是用來(lái)吸取合金熔體中的雜質(zhì)顆粒，使合金熔化，這類似于煉鋼中的造渣；二是將合金熔體與器壁隔離開(kāi)來(lái)，由于包覆物的熔點(diǎn)低于合金熔體，因而合金凝固時(shí)包覆物仍處于熔化狀態(tài)，不能作為合金非均勻形核的核心。這樣，經(jīng)過(guò)熔化、純化后冷卻，可以最大限度地避免非均勻形核。/09:07:53水溶液制備多晶材料固相反應(yīng)法，有許多缺點(diǎn)，大多因混合不均勻，導(dǎo)致反應(yīng)不完全或多相結(jié)構(gòu)?？赡艿母倪M(jìn)方法是采用水溶液制備方法，包括化學(xué)共沉淀法(chemicalco-precipitation,orwet-method)、水熱法(hydrothermalmethod)、溶膠-凝膠法(sol-gel)等?；瘜W(xué)共沉淀法是把含有各種離子的水溶液中，加入堿類或沉淀劑（如草酸鹽等），使水溶液形成氫氧化物沉淀或草酸鹽沉淀。水熱法是把陶瓷原料在超高壓水中加熱，使其產(chǎn)生具有確定結(jié)晶構(gòu)造的化合物。溶膠-凝膠法是用有機(jī)醇鹽在堿性水溶液中水解，使其產(chǎn)生氫氧化物沉淀。/09:07:53非晶態(tài)材料的制備技術(shù)舉例1.急冷噴鑄技術(shù)急冷噴鑄就是將熔體噴射到一塊運(yùn)動(dòng)著額金屬基板上進(jìn)行快速冷卻，從而形成條帶的過(guò)程。特點(diǎn)：線速度高，流量大和急冷速度高（對(duì)金屬來(lái)說(shuō)，一般為105～108℃/s）。/09:07:53急冷噴鑄技術(shù)關(guān)于條帶形成的幾何學(xué)如圖所示，射流的半徑為a（cm），它與急冷表面所形成的傾角為θ。射流沖到急冷表面上鋪開(kāi)的熔層寬度為ω(cm)，急冷速度為v（cm/s），得到的條帶厚度為t(cm)，其寬度與熔層的厚度相同。/09:07:532.自由噴紡技術(shù)

熔體噴紡技術(shù)包括熔體自由射流的形成及其凝固。對(duì)于聚合物和玻璃（液態(tài)時(shí)粘度高而表面張力低