純晶體的凝固

1、第四章第四章 純晶體的凝固純晶體的凝固 主要內(nèi)主要內(nèi)容容凝固與結(jié)晶的條件凝固與結(jié)晶的條件凝固過程及規(guī)律凝固過程及規(guī)律單晶體制備方法單晶體制備方法凝固凝固(結(jié)晶結(jié)晶)：物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。若凝固后的物質(zhì)為晶體，則稱之為結(jié)晶。若凝固后的物質(zhì)為晶體，則稱之為結(jié)晶。本章主要講述純物質(zhì)的結(jié)晶過程及規(guī)律。本章主要講述純物質(zhì)的結(jié)晶過程及規(guī)律。應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：金屬材料及制品金屬材料及制品冶煉、鑄造等。冶煉、鑄造等。半導(dǎo)體材料制備半導(dǎo)體材料制備半導(dǎo)體單晶、多晶制備。半導(dǎo)體單晶、多晶制備。功能材料制備功能材料制備光學材料、磁性材料等。光學材料、磁性材料等。 Steel Ma

2、kingCasting (鑄造) 學習本章后：學習本章后： 應(yīng)掌握凝固過程的理論及規(guī)律；應(yīng)掌握凝固過程的理論及規(guī)律； 具備分析各類凝固組織的能力；具備分析各類凝固組織的能力； 初步學會應(yīng)用這些理論分析實際中的初步學會應(yīng)用這些理論分析實際中的 問題。問題。學習凝固理論的重要性：學習凝固理論的重要性： 凝固是材料及產(chǎn)品生產(chǎn)的第一步；凝固是材料及產(chǎn)品生產(chǎn)的第一步； 與解決實際問題直接相關(guān)。與解決實際問題直接相關(guān)。4.1 4.1 固體結(jié)晶的基本規(guī)律固體結(jié)晶的基本規(guī)律 一一. .結(jié)晶時的過冷現(xiàn)象結(jié)晶時的過冷現(xiàn)象 過冷：過冷：液體實際溫度低于理論結(jié)晶溫度液體實際溫度低于理論結(jié)晶溫度T Tm m的的 現(xiàn)象。

3、這種過冷稱為熱過冷。現(xiàn)象。這種過冷稱為熱過冷。過冷度：過冷度：理論結(jié)晶溫度理論結(jié)晶溫度Tm與實際結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度Tn 之差之差(T )。T=TT=Tm m- -T Tn n過冷是結(jié)晶的必要條件過冷是結(jié)晶的必要條件: :結(jié)晶過程總是在一定的過冷度下進行的。結(jié)晶過程總是在一定的過冷度下進行的。 單組分晶體結(jié)晶時的冷卻單組分晶體結(jié)晶時的冷卻(T-t)曲線曲線二二. .結(jié)晶基本過程結(jié)晶基本過程是形核和長大過程。是形核和長大過程。形核：形核：晶核的形成。晶核的形成。長大：長大：晶核生長，也晶核生長，也稱為晶體長大。稱為晶體長大。在整個結(jié)晶系統(tǒng)內(nèi)，在整個結(jié)晶系統(tǒng)內(nèi)，形核和長大過程重疊形核和長大過程重

4、疊交替進行。交替進行。三三. .結(jié)晶條件結(jié)晶條件 S、L兩相的兩相的G-T曲線曲線: Tm為平衡熔點為平衡熔點, 在在Tm以下以下, 單位體積中單位體積中mTTT其中，其中， 為過冷度，為過冷度，Lm為熔化熱。為熔化熱。1.1.熱力學條件熱力學條件2.2.液相結(jié)構(gòu)條件液相結(jié)構(gòu)條件液相結(jié)構(gòu)模型：液相結(jié)構(gòu)模型：微晶無序模型微晶無序模型液態(tài)結(jié)構(gòu)具有液態(tài)結(jié)構(gòu)具有長程無序而短程長程無序而短程有序，有序，類似微晶。類似微晶。拓撲無序模型拓撲無序模型液態(tài)結(jié)構(gòu)是由短程有序的幾何液態(tài)結(jié)構(gòu)是由短程有序的幾何單元隨機堆積而成。單元隨機堆積而成。一致觀點：一致觀點：液相中分布著短程有序的原子集團，液相中分布著短程有序

5、的原子集團，這種狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)起伏。這種狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)起伏。 結(jié)構(gòu)起伏的尺寸與液體溫度成反比。結(jié)構(gòu)起伏的尺寸與液體溫度成反比。結(jié)構(gòu)起伏是晶核形成的胚胎。結(jié)構(gòu)起伏是晶核形成的胚胎。4.2 4.2 形形 核核 過過 程程過冷度是結(jié)晶的驅(qū)動力，過冷度是結(jié)晶的驅(qū)動力，過冷度足夠時，液相中會形成晶核。過冷度足夠時，液相中會形成晶核。形核的兩種方式形核的兩種方式：均勻形核均勻形核( (自發(fā)形核自發(fā)形核) )晶核自液相中原子集團晶核自液相中原子集團形成，且晶核在液相中分布均勻形成，且晶核在液相中分布均勻。非均勻形核非均勻形核( (非自發(fā)形核非自發(fā)形核) )晶核依附于液相中晶核依附于液相中存在的固相或外來表面形成

6、存在的固相或外來表面形成。固相包括：未熔雜質(zhì)、人為加入的固體顆粒等。固相包括：未熔雜質(zhì)、人為加入的固體顆粒等。 一一. 均勻形核（自發(fā)形核）均勻形核（自發(fā)形核）液相中短程有序的原子團是晶核的胚胎，能否成液相中短程有序的原子團是晶核的胚胎，能否成為晶核取決于體系能量的變化。為晶核取決于體系能量的變化。1.1.形核時體系能量的變化形核時體系能量的變化設(shè)體系中出現(xiàn)一個設(shè)體系中出現(xiàn)一個球形晶胚球形晶胚，其半徑為，其半徑為r r，體系，體系能量變化為：能量變化為：VG液、固兩相的體積自由能變化，液、固兩相的體積自由能變化，SG固體固體表面表面出現(xiàn)導(dǎo)致的自由能變化。出現(xiàn)導(dǎo)致的自由能變化。r*稱為臨界晶核。

7、稱為臨界晶核。A A* *臨界晶核的表面積。臨界晶核的表面積。 2.2.臨界形核功臨界形核功將將r*代入代入 G, 得：得： 物理意義：物理意義：形成臨界晶核時，體積自由能的變化只能補償形成臨界晶核時，體積自由能的變化只能補償表面能的表面能的2/32/3，其余，其余1/31/3需體系來提供。需體系來提供。 體系提供能量的方式：靠體系中的能量起伏來體系提供能量的方式：靠體系中的能量起伏來實現(xiàn)。實現(xiàn)。 臨界形核功：臨界形核功：形成臨界晶核時需體系額外對形形成臨界晶核時需體系額外對形核所做的功。核所做的功。3.3. r*和和 G*與與 T的關(guān)系的關(guān)系將將 代入代入r*和和 G*, 得得(/) vmm

8、gHTT能量起伏能量起伏：體系局部實際能量偏離平均能量且體系局部實際能量偏離平均能量且瞬時漲落的現(xiàn)象瞬時漲落的現(xiàn)象。 由此可知：由此可知： r*與與 T成反比，成反比， G*與與 T的平方成反比。的平方成反比。4.4. 臨界過冷度臨界過冷度 T*液相原子集團的最大液相原子集團的最大尺寸尺寸rmax隨隨 T升高而升高而增大；增大；r*則相反則相反。兩曲線交點對應(yīng)的過兩曲線交點對應(yīng)的過冷度為臨界過冷度。冷度為臨界過冷度。 T T*, 才可能形穩(wěn)定的晶核。才可能形穩(wěn)定的晶核。一般一般 T*約為約為0.2Tm。5.5. 形核率及其形核率及其與與 T的關(guān)系的關(guān)系取決于兩個因素：取決于兩個因素： 形核功因

9、子形核功因子 原子擴散因子原子擴散因子形核率形核率 ：單位時間、單位體積液體中形成的單位時間、單位體積液體中形成的晶核數(shù)量。晶核數(shù)量。N形核率為：形核率為：其曲線見右圖。其曲線見右圖。 T*稱為稱為有效過冷度有效過冷度。對大多數(shù)易流動液體，對大多數(shù)易流動液體， 的關(guān)系：的關(guān)系：液體流動性差時，均勻形核率很低，不存在液體流動性差時，均勻形核率很低，不存在有效形核溫度和有效過冷度。有效形核溫度和有效過冷度。均勻形核需要的過冷度較大，形核難度也大。均勻形核需要的過冷度較大，形核難度也大。非均勻形核模型：非均勻形核模型：二二. .非均勻形核（非自發(fā)形核）非均勻形核（非自發(fā)形核）實際中均勻形核難實現(xiàn)；實

10、際中均勻形核難實現(xiàn)；模壁、未熔夾雜物為形核基底。模壁、未熔夾雜物為形核基底。1 1. 能量條件能量條件系統(tǒng)系統(tǒng)自由能變化自由能變化：設(shè)晶核為設(shè)晶核為球冠形球冠形，半徑為，半徑為r , 則則 G均均為為均勻形核時的自由能變化均勻形核時的自由能變化。臨界晶核：臨界晶核：臨界晶核形核功：臨界晶核形核功：可見可見： ，因因f ( ) 1。 晶核與基底的浸潤（潤濕）越好，晶核與基底的浸潤（潤濕）越好， f ( )越小，越小， 基底促發(fā)形核的作用越大?；状侔l(fā)形核的作用越大。*GG 均均非非 若若 =0 ， f ( ) =0 相當于基底和晶核完全潤濕，相當于基底和晶核完全潤濕， ，可以，可以直接長大，這稱

11、為外延生長。直接長大，這稱為外延生長。 若若 =180 ， f ( ) =1 晶核和基底完全不潤濕。晶核和基底完全不潤濕。 ，相當，相當于均勻形核。于均勻形核。 在在0 180 時，時，0 f ( ) 1 ，體系為非均勻形核。，體系為非均勻形核。*0G非非不同不同 角時形核示意圖角時形核示意圖2 2. 形核率形核率決定因素：決定因素：(1)過冷度過冷度 過冷度越大，非均勻形核過冷度越大，非均勻形核率越大；率越大；在相同形核功下，非均勻在相同形核功下，非均勻形核需要較小的過冷度形核需要較小的過冷度。 形核率與形核功的關(guān)系：形核率與形核功的關(guān)系：(2)基底基底物的結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)基底與晶核的晶體結(jié)構(gòu)相

12、同時，兩者界面能較基底與晶核的晶體結(jié)構(gòu)相同時，兩者界面能較低，容易形核。低，容易形核。(3)基底表面形貌基底表面形貌凹形基底形成的臨界凹形基底形成的臨界晶核體積小形核容易，晶核體積小形核容易，形核率高。形核率高。(4)基底物數(shù)量基底物數(shù)量越多，形核率越高。越多，形核率越高。 (5)液體溫度液體溫度越高，基體物質(zhì)熔化越多，有效形核位置越少，越高，基體物質(zhì)熔化越多，有效形核位置越少，形核率也越低。形核率也越低。4.3 4.3 晶晶 體體 長長 大大 長大過程即晶核（晶體）的生長過程。長大過程即晶核（晶體）的生長過程。 生長過程的控制因素為：生長過程的控制因素為： 熱擴散、質(zhì)量擴散和界面張力熱擴散、

13、質(zhì)量擴散和界面張力 結(jié)晶后影響晶體性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)：結(jié)晶后影響晶體性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)： 晶粒大小、組織形態(tài)、分布等。晶粒大小、組織形態(tài)、分布等。一一. .晶體長大條件晶體長大條件- -動態(tài)過冷度動態(tài)過冷度長大過程：液相原子長大過程：液相原子晶體表面晶體表面 液固界面向液體推進。液固界面向液體推進。長大條件：界面前沿液體有一定過冷度，稱為長大條件：界面前沿液體有一定過冷度，稱為 動態(tài)過冷度動態(tài)過冷度。二二. .液固界面的微觀結(jié)構(gòu)液固界面的微觀結(jié)構(gòu) 能量最低的液固界面有兩類能量最低的液固界面有兩類。1. 粗糙界面粗糙界面特征：特征： 界面上原子分布高低界面上原子分布高低不平；不平； 界面厚度僅幾個原子；

14、界面厚度僅幾個原子； 界面界面50%為固相原子為固相原子, 50%為空位。為空位。宏觀上宏觀上： 是平直的。是平直的。粗糙界面粗糙界面的另一的另一名稱是名稱是非小平面非小平面界面界面。金屬結(jié)晶時都為金屬結(jié)晶時都為這類界面，故又這類界面，故又稱為稱為金屬型界面金屬型界面。2.2.光滑界面光滑界面特征：特征： 界面平整，空位極少；界面平整，空位極少； 厚度為一個原子厚；厚度為一個原子厚； 與液相明顯分隔。與液相明顯分隔。宏觀上宏觀上：這類界面是曲折、這類界面是曲折、鋸齒形的，鋸齒形的，光滑界面光滑界面又稱為又稱為小小平面界面平面界面、平整型平整型界面界面。亞金屬、無機化合亞金屬、無機化合物結(jié)晶時出

15、現(xiàn)這類物結(jié)晶時出現(xiàn)這類界面界面。三三. .晶體長大機制晶體長大機制 晶體長大（界面遷移）機制有連續(xù)長大、二維晶體長大（界面遷移）機制有連續(xù)長大、二維形核橫向長大、借助缺陷（螺型位錯）長大三形核橫向長大、借助缺陷（螺型位錯）長大三種方式種方式。1.1.連續(xù)長大連續(xù)長大( (均勻長大均勻長大) ) 也稱也稱正常長大正常長大，適用于粗糙型界面的長大過，適用于粗糙型界面的長大過程。程。 通過原子不斷地進入粗糙界面的空位長大；通過原子不斷地進入粗糙界面的空位長大； 這種長大方式比較容易實現(xiàn)；這種長大方式比較容易實現(xiàn)； 本教材中稱為垂直長大。本教材中稱為垂直長大。長大速率與過冷度成正比：長大速率與過冷度成

16、正比：金屬的凝固多屬于這種情況。金屬的凝固多屬于這種情況。K 約為約為100cm/s K數(shù)量級，數(shù)量級，很小的動力學過冷就可獲得較高的生長速率。很小的動力學過冷就可獲得較高的生長速率。2.2.二維形核橫向長大二維形核橫向長大適于微觀光滑界面。適于微觀光滑界面。涉及二維晶核的形成與長大。涉及二維晶核的形成與長大。 晶體表面形成原子厚度的二維晶核，晶體表面形成原子厚度的二維晶核， 液相原子附著在二維晶核的側(cè)壁上，液相原子附著在二維晶核的側(cè)壁上， 二維晶核橫向長大，直至鋪滿整個原子層，二維晶核橫向長大，直至鋪滿整個原子層，然后重復(fù)這一過程。然后重復(fù)這一過程。 形核困難，形核困難，在相當大的過冷度在相

17、當大的過冷度下才可能以這種方下才可能以這種方式長大。式長大。3.3.借助缺陷（螺型位錯）的長大借助缺陷（螺型位錯）的長大螺型位錯在晶體表面產(chǎn)生螺旋的突壁，螺型位錯在晶體表面產(chǎn)生螺旋的突壁，原子很容易進入螺旋突壁側(cè)面，原子很容易進入螺旋突壁側(cè)面，這種側(cè)向長大不會使螺旋面消失，這種側(cè)向長大不會使螺旋面消失，晶體不斷地沿螺旋面長大。晶體不斷地沿螺旋面長大。長大速率長大速率：銀從其蒸氣長大在立方面上觀察到的沿螺銀從其蒸氣長大在立方面上觀察到的沿螺位錯露頭出現(xiàn)的螺旋線。位錯露頭出現(xiàn)的螺旋線。4.4.界面過冷度、長大速率與長大機制的關(guān)系界面過冷度、長大速率與長大機制的關(guān)系四四. .晶體長大的形態(tài)晶體長大的

18、形態(tài) 取決于液固界面前沿液體中的溫度分布取決于液固界面前沿液體中的溫度分布。1.1.液固界面前沿液相的溫度分布液固界面前沿液相的溫度分布正溫度梯度：正溫度梯度：界面處溫度低，界面處溫度低，液相內(nèi)溫度高，液相內(nèi)溫度高，靠近界面的液體靠近界面的液體出現(xiàn)過冷。出現(xiàn)過冷。負溫度梯度：負溫度梯度：界面處溫度高，液相內(nèi)溫度低，液體都處界面處溫度高，液相內(nèi)溫度低，液體都處于過冷狀態(tài)。于過冷狀態(tài)。2.2.正溫度梯度下的長大形態(tài)正溫度梯度下的長大形態(tài) 粗糙界面粗糙界面：平面狀生長，界面與等溫面平行。：平面狀生長，界面與等溫面平行。光滑界面光滑界面：折線（臺階）狀生長，前端與等溫：折線（臺階）狀生長，前端與等溫

19、面平行，折線小平面呈一定角度。面平行，折線小平面呈一定角度。原因：界面局部凸起遇到高溫將減緩長大，其原因：界面局部凸起遇到高溫將減緩長大，其 它部位會趕上。它部位會趕上。粗糙界面粗糙界面光滑界面光滑界面散熱：固液都可散熱。散熱：固液都可散熱。粗糙界面粗糙界面：樹枝狀長大。：樹枝狀長大。晶體以樹枝狀向液相生晶體以樹枝狀向液相生長，并不斷分枝發(fā)展。長，并不斷分枝發(fā)展。原因原因: : 過冷度與離開界過冷度與離開界面的距離成正比，界面面的距離成正比，界面上凸起能長大。上凸起能長大。方式：一次晶軸方式：一次晶軸二次二次晶軸晶軸三次晶軸三次晶軸3.3.負溫度梯度下的長大形態(tài)負溫度梯度下的長大形態(tài)高純金屬高

20、純金屬: : 結(jié)晶后枝間被金屬充滿，整體上結(jié)晶后枝間被金屬充滿，整體上 看不出明顯的枝晶?？床怀雒黠@的枝晶。不純金屬不純金屬: :最后凝固的枝間雜質(zhì)多最后凝固的枝間雜質(zhì)多, ,枝晶明顯枝晶明顯。銻凝固后枝晶組織銻凝固后枝晶組織光滑界面：光滑界面：具有一定樹枝長大傾向，但不明顯。具有一定樹枝長大傾向，但不明顯。大部分仍是折線（臺階）狀長大形態(tài)。大部分仍是折線（臺階）狀長大形態(tài)。4.4 4.4 凝固理論的應(yīng)用舉例凝固理論的應(yīng)用舉例材料的晶粒大小對性能影響顯著，材料強度、材料的晶粒大小對性能影響顯著，材料強度、塑性和韌性都隨晶粒細化而提高，因此獲得塑性和韌性都隨晶粒細化而提高，因此獲得細小晶粒對材料

21、來說意義重大。細小晶粒對材料來說意義重大。1.1.影響晶粒大小的因素影響晶粒大小的因素凝固后凝固后, 單位體積中晶粒的數(shù)目單位體積中晶粒的數(shù)目NV一一. .凝固后的晶粒大小及細化途徑凝固后的晶粒大小及細化途徑其中，其中，N為形核率，為形核率， g為長大速度。為長大速度?？芍芍篘越大、越大、 越小，凝固后晶粒數(shù)越多，越小，凝固后晶粒數(shù)越多，也即晶粒越細小。也即晶粒越細小。實際上實際上, ,形核率的作用更大形核率的作用更大, ,而且可人為改變，而且可人為改變，因此往往通過增加形核率來細化晶粒。因此往往通過增加形核率來細化晶粒。2.2.細化晶粒的途徑細化晶粒的途徑 增加過冷度增加過冷度 與與 T

22、關(guān)系關(guān)系: g與與 T關(guān)系關(guān)系: 或或 T增加時，增加時， 快速增加，且速度大于快速增加，且速度大于 g。所以，凝固時加大冷卻速度所以，凝固時加大冷卻速度( (即增加過冷度即增加過冷度) )，能夠達到細化晶粒目的。能夠達到細化晶粒目的。NN 孕育孕育(變質(zhì)變質(zhì))處理處理利用非均勻形核的原理，在熔液凝固前人為利用非均勻形核的原理，在熔液凝固前人為加入作為非均勻形核基底的形核劑，以此提加入作為非均勻形核基底的形核劑，以此提高形核率及細化晶粒。高形核率及細化晶粒。人為加入的形核劑稱為人為加入的形核劑稱為孕育孕育( (變質(zhì)變質(zhì)) )劑，這種劑，這種方法稱為孕育方法稱為孕育( (變質(zhì)變質(zhì)) )處理。處理

23、。對不同材料使用對不同材料使用的孕育劑不同。的孕育劑不同。無變質(zhì)處理經(jīng)變質(zhì)處理AlAl合金凝固件合金凝固件 較低的澆鑄溫度較低的澆鑄溫度澆鑄溫度高通常得到粗大晶粒。澆鑄溫度高通常得到粗大晶粒。 對液體振動對液體振動機械振動、電磁攪拌、超聲波振動等；機械振動、電磁攪拌、超聲波振動等；振動使樹枝細晶破碎振動使樹枝細晶破碎, , 成為晶核成為晶核, , 增加了形核率。增加了形核率。 二二. .單晶材料的制備單晶材料的制備單晶材料大多是功能材料，應(yīng)用廣泛：單晶材料大多是功能材料，應(yīng)用廣泛： 半導(dǎo)體材料、光學材料、聲學材料等半導(dǎo)體材料、光學材料、聲學材料等 研究材料的特征結(jié)構(gòu)與行為研究材料的特征結(jié)構(gòu)與行

24、為制備原理：通過制備參數(shù)控制，僅使一個晶核制備原理：通過制備參數(shù)控制，僅使一個晶核形成并長大。形成并長大。1.1.直拉法直拉法利用籽晶從熔體拉出單晶的方法。利用籽晶從熔體拉出單晶的方法。將原料裝在坩蝸內(nèi)加熱熔化。將一個切成特將原料裝在坩蝸內(nèi)加熱熔化。將一個切成特定晶向的細單晶（稱為籽晶）的端部，浸入定晶向的細單晶（稱為籽晶）的端部，浸入溶體并使其略有熔化。然后，控制溫度，緩溶體并使其略有熔化。然后，控制溫度，緩慢地將籽晶垂直提升，拉出的液體固化為單慢地將籽晶垂直提升，拉出的液體固化為單晶晶（晶體生長過程）（晶體生長過程）?？芍苽洳牧峡芍苽洳牧希篠i、Ge、GaAs、GaP、InP、各種各種寶石

25、、釔鋁石榴石、尖晶石寶石、釔鋁石榴石、尖晶石, 以及某些以及某些堿金屬和堿土金屬的鹵化物等堿金屬和堿土金屬的鹵化物等的的單晶單晶。優(yōu)點優(yōu)點：可制備大尺寸單晶：可制備大尺寸單晶(目前工業(yè)上目前工業(yè)上Si單晶單晶已做到已做到12吋直徑吋直徑)。直拉法晶體生長示意圖直拉法的基本過程：直拉法的基本過程：1.1.原料準備原料準備2.2.原料熔化原料熔化3.3.引晶縮頸方肩引晶縮頸方肩4.4.等頸生長收尾等頸生長收尾5.5.取出晶體取出晶體2.2.尖端形核法尖端形核法l將原料放入一個尖底的坩將原料放入一個尖底的坩堝模子中；堝模子中；l置置入加熱器中加入熔化；入加熱器中加入熔化；l緩慢降低熔體坩堝；緩慢降低

26、熔體坩堝；l尖尖底底部的液體首先過冷，底底部的液體首先過冷，如控制好凝固條件，就可只如控制好凝固條件，就可只形成一個晶核；形成一個晶核；l繼續(xù)下降，晶核逐漸長大。繼續(xù)下降，晶核逐漸長大。二二. .非晶材料的制備非晶材料的制備1.1.非晶合金的特性非晶合金的特性力學性能力學性能：高屈服強度、高硬度、高比強度：高屈服強度、高硬度、高比強度，超彈性（高彈性極限）、高耐磨損性等；，超彈性（高彈性極限）、高耐磨損性等；物理特性物理特性：高透磁率、高電阻率、耐放射線：高透磁率、高電阻率、耐放射線特性等；特性等；化學性能化學性能：高耐腐蝕性、高催化活性：高耐腐蝕性、高催化活性成形性成形性：低熔點、良好的鑄造

27、特性、低的熱：低熔點、良好的鑄造特性、低的熱膨脹系數(shù)、高的形狀及表面尺寸精密度；膨脹系數(shù)、高的形狀及表面尺寸精密度；2.2.制備原理制備原理非晶態(tài)是一種亞穩(wěn)態(tài)，制備非晶態(tài)必須解決兩非晶態(tài)是一種亞穩(wěn)態(tài)，制備非晶態(tài)必須解決兩個問題：個問題： 必須形成原子或分子混亂排列的狀態(tài)；必須形成原子或分子混亂排列的狀態(tài)； 必須將這種熱力學上的亞穩(wěn)態(tài)在一定的溫度必須將這種熱力學上的亞穩(wěn)態(tài)在一定的溫度范圍內(nèi)保存下來，使之不向晶態(tài)轉(zhuǎn)變。范圍內(nèi)保存下來，使之不向晶態(tài)轉(zhuǎn)變。常見制備方法常見制備方法：液相急冷和從稀釋態(tài)凝聚（包括蒸發(fā)、離子濺液相急冷和從稀釋態(tài)凝聚（包括蒸發(fā)、離子濺射、輝光放電和電解沉積、離子轟擊等）技術(shù)。射、輝光放電和電解沉積、離子轟擊等）技術(shù)。3.3.液體急冷法液體急冷法原理原理: 將液體以大于將液體以大于105/s的速度急速冷卻，的速度急速冷卻，使液體中紊亂的原子排列保留下來，成為非使液體中紊亂的原子排列