功能材料非晶態(tài)合金課件

非晶態(tài)合金俗稱“金屬玻璃”。以極高速度使熔融狀態(tài)合金冷卻，凝固后合金結(jié)構(gòu)呈玻璃態(tài)。非晶態(tài)合金與金屬相比，成份基本相同，但結(jié)構(gòu)不一樣，引發(fā)二者在性能上差異。1960年，美國加州理工學(xué)院P.杜威茲教授在研究Au-Si二元合金時，以極快冷卻速度使合金凝固，得到了非晶態(tài)Au-Si合金。這一發(fā)覺對傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)理論是一個不小沖擊。因為非晶態(tài)合金含有許多優(yōu)良性能：高強(qiáng)度，良好軟磁性及耐腐蝕性能等，使它一出現(xiàn)就引發(fā)了人們極大興趣。伴隨快速淬火技術(shù)發(fā)展，非晶態(tài)合金制備方法不停完善。第四章非晶態(tài)合金功能材料非晶態(tài)合金課件第1頁4.1非晶態(tài)合金結(jié)構(gòu)

研究非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)所用試驗技術(shù)當(dāng)前主要沿用分析晶體結(jié)構(gòu)方法，其中最直接、最有效方法是經(jīng)過散射來研究非晶態(tài)材料中原子排列情況。由散射試驗測得散射強(qiáng)度空間分布，再計算出原子徑向分布函數(shù)，然后，由徑向分布函數(shù)求出最近鄰原子數(shù)及最近原子間距離等參數(shù)，依照這些參數(shù)，描述原子排列情況及材料結(jié)構(gòu)。依據(jù)輻射粒子種類，可將散射試驗分類，如表4-1所表示。功能材料非晶態(tài)合金課件第2頁表4-1各種散射試驗比較

注：NMR—核磁共振，ESR—電子自旋共振，XPS—X射線光電子譜，EXAFS—擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)，SAS—小角度散射，INS—滯彈性中子散射。

功能材料非晶態(tài)合金課件第3頁

當(dāng)前分析非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，最普遍方法是X射線射及電子衍射，中子衍射方法也開始受到重視。近年來還發(fā)展了用擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)方法研究非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)。這種方法是依據(jù)X射線在某種元素原子吸收限附近吸收系數(shù)精細(xì)改變，來分析非晶態(tài)材料中原子近程排列情況。EXAFS和X射線衍射法相結(jié)合，對于非晶態(tài)結(jié)構(gòu)分析更為有利。功能材料非晶態(tài)合金課件第4頁

利用衍射方法測定結(jié)構(gòu)，最主要信息是分布函數(shù)，用來描述材料中原子分布。雙體分布函數(shù)g(r)相當(dāng)于取某一原子為原點(r=0)時，在距原點為r處找到另一原子幾率，由此描述原子排列情況。功能材料非晶態(tài)合金課件第5頁圖4-1為氣體、固體、液體原子分布函數(shù)。圖4-1氣體、固體、液體原子分布函數(shù)

徑向分布函數(shù)

其中N／V為原子密度。

功能材料非晶態(tài)合金課件第6頁

依據(jù)g(r)-r曲線，可求得兩個主要參數(shù)：配位數(shù)和原于間距。從圖中能夠看出，非晶態(tài)圖形與液態(tài)很相同但略有不一樣，而和完全無序氣態(tài)及有序晶態(tài)有顯著區(qū)分。這說明非晶態(tài)在結(jié)構(gòu)上與液體相同，原子排列是短程有序；從總體結(jié)構(gòu)上看是長程無序，宏觀上可將其看作均勻、各向同性。非晶態(tài)結(jié)構(gòu)另一個基本特征是熱力學(xué)不穩(wěn)定性，存在向晶態(tài)轉(zhuǎn)化趨勢，即原子趨于規(guī)則排列。功能材料非晶態(tài)合金課件第7頁

為了深入了解非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，通常在理論上把非晶態(tài)材料中原子排列情況模型化，其模型歸納起來可分兩大類。一類是不連續(xù)模型，如微晶模型，聚集團(tuán)模型；另一類是連續(xù)模型，如連續(xù)無規(guī)網(wǎng)絡(luò)模型，硬球無規(guī)密堆模型等。功能材料非晶態(tài)合金課件第8頁1．微晶模型該模型認(rèn)為非晶態(tài)材料是由“晶?！狈浅＜?xì)小微晶粒組成。從這個角度出發(fā)，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和多晶體結(jié)構(gòu)相同，只是“晶?！俺叽缰挥袔装５綆资?。微晶模型認(rèn)為微晶內(nèi)短程有序結(jié)構(gòu)和晶態(tài)相同，但各個微晶取向是雜亂分布，形成長程無序結(jié)構(gòu)。從微晶模型計算得出分布函數(shù)和衍射試驗結(jié)果定性相符，但細(xì)節(jié)上(定量上)符合得并不理想。功能材料非晶態(tài)合金課件第9頁假設(shè)微晶內(nèi)原子按hcp，fcc等不一樣方式排列時，非晶Ni雙體分布函數(shù)g(r)計算結(jié)果與試驗結(jié)果比較如圖4-2所表示。另外，微晶模型用于描述非晶態(tài)結(jié)構(gòu)中原子排列情況還存在許多問題，使人們逐步對其持否定態(tài)度。圖4-2微晶模型得出徑向分布函數(shù)與非晶態(tài)Ni試驗結(jié)果比較

功能材料非晶態(tài)合金課件第10頁2．拓?fù)錈o序模型該模型認(rèn)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)主要特征是原子排列混亂和隨機(jī)性，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)無序性，而把短程有序看作是無規(guī)堆積時附帶產(chǎn)生結(jié)果。在這一前提下，拓?fù)錈o序模型有各種形式，主要有沒有序密堆硬球模型和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型。功能材料非晶態(tài)合金課件第11頁

無序密堆硬球模型是由貝爾納提出，用于研究液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)。貝爾納發(fā)覺無序密堆結(jié)構(gòu)僅由五種不一樣多面體組成，如圖4-3，稱為貝爾納多面體。圖4-3貝爾納多面體

功能材料非晶態(tài)合金課件第12頁

在無序密堆硬球模型中，這些多面體作不規(guī)則但又是連續(xù)堆積，該模型所得出雙體分布函數(shù)與試驗結(jié)果定性相符，但細(xì)節(jié)上也存在誤差。隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型基本出發(fā)點是保持最近原子鍵長、鍵角關(guān)系基本恒定，以滿足化學(xué)鍵要求。該模型徑向分布函數(shù)與試驗結(jié)果符合得很好。上述模型對于描述非晶態(tài)材料真實結(jié)構(gòu)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠準(zhǔn)確。但當(dāng)前用其解釋非晶態(tài)材料一些特征如彈性，磁性等，還是取得了一定成功。功能材料非晶態(tài)合金課件第13頁4.2.1非晶態(tài)形成條件標(biāo)準(zhǔn)上，全部金屬熔體都能夠經(jīng)過急冷制成非晶體。也就是說，只要冷卻速度足夠快，使熔體中原子來不及作規(guī)則排列就完成凝固過程，即可形成非晶態(tài)金屬。但實際上，要使一個材料非晶化，還得考慮材料本身內(nèi)在原因，主要是材料成份及各組元化學(xué)本質(zhì)。如大多數(shù)純金屬即使在106K／s冷速下也無法非晶化，而在當(dāng)前冷卻條件下，已制成了許多非晶態(tài)合金。4.2非晶態(tài)材料制備功能材料非晶態(tài)合金課件第14頁

對于一個材料，需要多大冷卻速度才能取得非晶態(tài)，或者說，依據(jù)什么能夠判斷一個材料在某一冷卻速度下能否形成非晶態(tài)，這是制備非晶態(tài)材料一個關(guān)鍵問題。當(dāng)前判據(jù)主要有結(jié)構(gòu)判據(jù)和動力學(xué)判據(jù)。結(jié)構(gòu)判據(jù)是依據(jù)原子幾何排列，原子間鍵合狀態(tài)，及原子尺寸等參數(shù)來預(yù)測玻璃態(tài)是否易于形成；動力學(xué)判據(jù)考慮冷卻速度和結(jié)晶動力學(xué)之間關(guān)系，即需要多高冷卻速度才能阻止形核及核長大。功能材料非晶態(tài)合金課件第15頁

依據(jù)動力學(xué)處理方法，把非晶態(tài)形成看成是因為形核率和生長速率很小，或者看成是在一定過冷度下形成體結(jié)晶分?jǐn)?shù)(結(jié)晶體積分?jǐn)?shù))非常小(小于10-6)結(jié)果。這么，能夠用經(jīng)典結(jié)晶理論來討論非晶態(tài)形成，并定量確定非晶態(tài)形成動力學(xué)條件。功能材料非晶態(tài)合金課件第16頁

如圖4-4，做出金屬及合金等溫轉(zhuǎn)變圖(TTT圖,即Time-Temperature-Transformation時間-溫度-轉(zhuǎn)變)，因為TTT圖通常呈“C”形狀,所以也稱C曲線。C曲線左側(cè)為非晶態(tài)區(qū)，當(dāng)純金屬或合金從熔化狀態(tài)快速冷卻時，只要能避開C曲線鼻尖便能夠形成非晶態(tài)。圖4-4純Ni，Au77.8Ge13.8Si8.4，Pd82Si18，

Pd77.5Cu6Si16.5C曲線

功能材料非晶態(tài)合金課件第17頁

從圖中能夠看出，不一樣成份合金，形成非晶態(tài)臨界冷卻速度是不一樣。臨界冷卻速度從TTT圖能夠估算出來

Rc=(Tm-Tn)／tn

式中Tm為熔點，Tn，tn分別為C曲線鼻尖所對應(yīng)溫度和時間。功能材料非晶態(tài)合金課件第18頁

若考慮實際冷卻過程，就要作出合金連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖(CCT圖，即Continous-Cooling-Transformation)，如圖4-5，圖中示出了臨界冷卻速度。圖4-5幾個非晶態(tài)合金CCT圖及TTT圖功能材料非晶態(tài)合金課件第19頁

研究表明，合金中組元間電負(fù)性及原子尺寸大小與非晶態(tài)形成有很大關(guān)系。組元間電負(fù)性及原子尺寸相差越大(10％~20％)，越輕易形成非晶態(tài)。在相圖上，成份位于共晶點附近合金，其Tm普通較低，即液相能夠保持到較低溫度，而同時其玻璃化溫度Tg隨溶質(zhì)原子濃度增加而增加，令

T=Tm-Tg，

T隨溶質(zhì)原子增加而減小，有利于非晶態(tài)形成。功能材料非晶態(tài)合金課件第20頁

合金非晶態(tài)形成傾向與穩(wěn)定性通慣用ΔT＝Tm－Tg或ΔTx＝Tx－Tg來描述，其中Tm、Tg和Tx分別為熔點、玻璃化溫度和晶化溫度，ΔT減小時，取得非晶態(tài)幾率增加，輕易形成非晶態(tài)，所以，提升非晶轉(zhuǎn)變溫度Tg或降低熔點Tm都有利于非晶態(tài)形成；若玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg保持不變，晶化溫度Tx增高將使非晶態(tài)穩(wěn)定性增加。功能材料非晶態(tài)合金課件第21頁

有些人選取化學(xué)鍵參數(shù)，引用“圖象識別”技術(shù)，總結(jié)了二元非晶態(tài)合金形成條件規(guī)律。如圖4-6，圖中橫坐標(biāo)|XpA-XpB|是A，B兩組元電負(fù)性差絕對值，縱坐標(biāo)中Z是化合價數(shù)，rk是原子半經(jīng)，(δXp)A是A組元電負(fù)性偏離線性關(guān)系值，即縱坐標(biāo)代表A，B原子因極化作用而引發(fā)效應(yīng)?？倎砜矗梢粋€過渡金屬或貴金屬和類金屬元素(B，C，N，P，Si)組成合金易形成非晶態(tài)。功能材料非晶態(tài)合金課件第22頁圖4-6二元系形成非晶態(tài)合金鍵參數(shù)判別曲線

功能材料非晶態(tài)合金課件第23頁4.2.2非晶態(tài)合金制備方法要取得非晶態(tài)，最根本條件是要有足夠快冷卻速度。為了到達(dá)一定冷卻速度，已經(jīng)發(fā)展了許多技術(shù)，不一樣技術(shù)，其非晶態(tài)形成過程又有較大區(qū)分。制備非晶態(tài)材料方法可歸納為三大類：

(1)由氣相直接凝聚成非晶態(tài)固體，如真空蒸發(fā)、濺射、化學(xué)氣相沉積等。利用這種方法，非晶態(tài)材料生長速率相當(dāng)?shù)?，普通只用來制備薄膜；功能材料非晶態(tài)合金課件第24頁(2)由液態(tài)快速淬火取得非晶態(tài)固體，是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛非晶態(tài)合金制備方法；

(3)由結(jié)晶材料經(jīng)過輻照、離子注入、沖擊波等方法制得非晶態(tài)材料；用激光或電子束輻照金屬表面，可使表面局部熔化，再以4×104～5×106K／s速度冷卻，可在金屬表面產(chǎn)生400μm厚非晶層。離子注入技術(shù)在材料改性及半導(dǎo)體工藝中應(yīng)用很普通。表4-2列出了各種制備方法所得非晶態(tài)材料形狀及應(yīng)用實例。功能材料非晶態(tài)合金課件第25頁表4-2非晶態(tài)材料制備方法功能材料非晶態(tài)合金課件第26頁1．真空蒸發(fā)法用真空蒸發(fā)法制備元素或合金非晶態(tài)薄膜已經(jīng)有很長歷史了。在真空中(~1.33×10-4Pa)將材料加熱蒸發(fā)，所產(chǎn)生蒸氣沉積在冷卻基板襯底上形成非晶態(tài)薄膜。其中襯底可選取玻璃、金屬、石英等，并依據(jù)材料不一樣，選擇不一樣冷卻溫度。如對于制備非晶態(tài)半導(dǎo)體(Si，Ge)，襯底普通保持在室溫或高于室溫溫度；對于過渡金屬Fe，Co，Ni等，襯底則要保持在液氦溫度。制備合金膜時，采取各組元同時蒸發(fā)方法。真空蒸發(fā)法優(yōu)點是操作簡單方便，尤其適合制備非晶態(tài)純金屬或半導(dǎo)體。缺點是合金品種受到限制，成份難以控制，而且蒸發(fā)過程中不可防止地夾帶雜質(zhì)，使薄膜質(zhì)量受到影響。功能材料非晶態(tài)合金課件第27頁2．濺射法濺射法是在真空中，經(jīng)過在電場中加速氬離子轟擊陰極(合金材料制成)，使被激發(fā)物質(zhì)脫離母材而沉積在用液氮冷卻基板表面上形成非晶態(tài)薄膜。這種方法優(yōu)點是制得薄膜較蒸發(fā)膜致密，與基板粘附性也很好。缺點是因為真空度較低(1.33~0.133Pa)，所以輕易混入氣體雜質(zhì)，而且基體溫度在濺射過程中可能升高，適于制備晶化溫度較高非晶態(tài)材料。濺射法在非晶態(tài)半導(dǎo)體、非晶態(tài)磁性材料制備中應(yīng)用較多，近年發(fā)展等離子濺射及磁控濺射，沉積速率大大提升，可制備厚膜。功能材料非晶態(tài)合金課件第28頁3．化學(xué)氣相沉積法(CVD)

當(dāng)前，這種方法較多用于制備非晶態(tài)Si，Ge，Si3N4，SiC，SiB等薄膜，適合用于晶化溫度較高材料，不適于制備非晶態(tài)金屬。4．液體急冷法將液體金屬或合金急冷取得非晶態(tài)方法統(tǒng)稱為液體急冷法?？捎脕碇苽浞蔷B(tài)合金薄片、薄帶、細(xì)絲或粉末，適于大批量生產(chǎn)，是當(dāng)前實用非晶態(tài)合金制備方法。功能材料非晶態(tài)合金課件第29頁用液體急冷法制備非晶態(tài)薄片，當(dāng)前只處于研究階段，依據(jù)所使用設(shè)備不一樣分為噴槍法、活塞法和拋射法。圖4-7液體急冷法制備非晶態(tài)合金薄片

功能材料非晶態(tài)合金課件第30頁

在工業(yè)上實現(xiàn)批量生產(chǎn)是用液體急冷法制非晶態(tài)帶材。主要方法有離心法、單輥法、雙輥法，見圖4-8。這種方法主要過程是：將材料(純金屬或合金)用電爐或高頻爐熔化，用惰性氣體加壓使熔料從坩鍋噴嘴中噴到旋轉(zhuǎn)冷卻體上，在接觸表面凝固成非晶態(tài)薄帶。圖4-8液體淬火法制備非晶態(tài)合金薄片

功能材料非晶態(tài)合金課件第31頁三種方法各有優(yōu)缺點，離心法和單輥法中，液體和旋轉(zhuǎn)體都是單面接觸冷卻，尺寸精度和表面光潔度不理想；雙輥法是兩面接觸，尺寸精度好，但調(diào)整比較困難，只能制做寬度在10mm以下薄帶。當(dāng)前較實用是單輥法，產(chǎn)品寬度在100mm以上，長度可達(dá)100m以上。圖4-9是非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖。圖4-9非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖

功能材料非晶態(tài)合金課件第32頁另外，非晶態(tài)合金制備方法還有以下幾個：氣體霧化法：是大規(guī)模生產(chǎn)非晶粉末方法。經(jīng)過高速氣體流沖擊金屬液流使其分散為微細(xì)液滴，從而實現(xiàn)快速凝固。

化學(xué)法：將金屬鹽水溶液和硼氫化鉀溶液混合，發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，能夠制備Fe-B、FeNi-B等超細(xì)非晶合金微粒。

固態(tài)反應(yīng)法：包含離子注入法、擴(kuò)散退火法、吸氫法和機(jī)械合金化法。固態(tài)反應(yīng)法深入擴(kuò)大了非晶合金形成和應(yīng)用范圍。功能材料非晶態(tài)合金課件第33頁

近年來非晶態(tài)粉末制備引發(fā)人們極大興趣。首先，非晶態(tài)粉末本身能夠制成催化劑或貯氫材料；另首先，利用非晶態(tài)粉末，經(jīng)一定方法(爆炸成型，模鍛，溫鍛等)壓結(jié)，能夠制成非晶態(tài)塊材，使非晶態(tài)材料在工程上應(yīng)用領(lǐng)域深入拓寬。如已經(jīng)用爆炸成型法制成尺寸為250×50×3mm塊材，只是塊材性能較帶線有所下降，而且成型技術(shù)也有待于深入完善。功能材料非晶態(tài)合金課件第34頁

迄今為止，非晶態(tài)合金種類已達(dá)數(shù)百種。4.3非晶態(tài)合金4.3.1過渡族金屬與類金屬元素形成合金主要包含VIIB，VIIIB族及IB族元素與類金屬元素形成合金，如Pd80Si20，Au75Si25，F(xiàn)e80B20，Pt75P25等，合金中類金屬元素含量普通在13％～25％（原子百分比）。但近年也發(fā)覺了一些類金屬元素含量可在一定范圍內(nèi)改變非晶態(tài)合金，如NiB31-34，CoB17-41，PtSb34-36.5等。在這類合金基礎(chǔ)上可加入一個或各種元素形成三元甚至多元合金，如在Pd84Si16中加入Cu置換部分Pd，形成Pd78Cu6Si16；在Pd80P20中加入Ni，形成Pd40Ni40P20；在Ni92Si8中加入B，形成Ni92-xSi8Bx等等。功能材料非晶態(tài)合金課件第35頁

研究表明，這種三元合金形成非晶態(tài)要比對應(yīng)二元合金輕易得多。另外，IVB和VIB族金屬與類金屬也能夠形成非晶態(tài)合金，其中類金屬元素含量普通在15％~30％(原子百分比)。如TiSi15~20，(W，Mo)70Si20B10，Ti50Nb35Si15，Re(錸)65Si35，W60Ir(銥)20B20等。功能材料非晶態(tài)合金課件第36頁4.3.2過渡族金屬元素之間形成合金

這類合金在很寬溫度范圍內(nèi)熔點都比較低，形成非晶態(tài)成份范圍較寬。如Cu-Ti33-70,Cu-Zr27.5-75,Ni-Zr27.5-75，Ni-Zr33~42，Ni-Zr60~80，Nb-Ni40~66，Ta-Ni40~70等。4.3.3含IIA

族(堿土金屬)元素二元或多元合金如Ca-A112.5-17.5，Ca-Cu12.6-62.5,Ca-Pd，Mg-Zn25-32，Be-Zr50-70，Sr70Mg30等。這類合金缺點是化學(xué)性質(zhì)較活潑，必須在惰性氣體中淬火，最終制得非晶態(tài)材料輕易氧化。功能材料非晶態(tài)合金課件第37頁

除以上三類非晶態(tài)合金外，還有以錒系金屬為基非晶態(tài)合金，如U-Co24-40,Np(镎)-Ca30-40，Pu(钚)-Ni12-30等?？傊鄬p易取得非晶態(tài)合金，其共同特點是組元之間有強(qiáng)相互作用；成份范圍處于共晶成份附近；液態(tài)混合熱均為負(fù)值。具備上述條件合金能否成為實用非晶態(tài)材料，還與許多工藝原因相關(guān)。功能材料非晶態(tài)合金課件第38頁

非晶態(tài)合金自60年代出現(xiàn)以來，因為其性能上特點，引發(fā)人們極大研究興趣。當(dāng)前，非晶態(tài)合金已進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是作為軟磁材料，有著相當(dāng)廣泛應(yīng)用前景。下面結(jié)合非晶態(tài)材料性能特點，介紹一下其主要應(yīng)用。

4.4.1力學(xué)性能表4-3列出了幾個非晶態(tài)材料機(jī)械性能指標(biāo)。4.4非晶態(tài)合金性能及應(yīng)用功能材料非晶態(tài)合金課件第39頁表4-3非晶態(tài)合金機(jī)械性能

功能材料非晶態(tài)合金課件第40頁

由表中能夠看出，非晶態(tài)材料含有極高強(qiáng)度和硬度，其強(qiáng)度遠(yuǎn)超出晶態(tài)高強(qiáng)度鋼。表中σf／E值是衡量一個材料到達(dá)理論強(qiáng)度程度，普通金屬晶體材料，σf／E≈1／500，而非晶態(tài)合金約為1／50，材料強(qiáng)度利用率大大高于晶態(tài)金屬；另外，非晶態(tài)材料疲勞強(qiáng)度亦很高，鈷基非晶態(tài)合金可達(dá)1200MPa。功能材料非晶態(tài)合金課件第41頁

非晶態(tài)合金延伸率普通較低，如表4-3，但其韌性很好，壓縮變形時，壓縮率可達(dá)40％，軋制下可達(dá)50％以上而不產(chǎn)生裂紋；彎曲時能夠彎至很小曲率半徑而不折斷。非晶態(tài)合金變形和斷裂主要特征是不均勻變形，變形集中在局部滑移帶內(nèi)，使得在拉伸時因為局部變形量過大而斷裂，所以延伸率很低，但同時其它區(qū)域幾乎沒有發(fā)生變形。在改變應(yīng)力狀態(tài)情況下，能夠到達(dá)高變形率(如壓縮)。功能材料非晶態(tài)合金課件第42頁

非晶態(tài)合金機(jī)械性能與其成份有很大關(guān)系，尤其是其中類金屬與過渡族金屬元素種類及含量。如圖4-10，4-11。圖4-10鐵基非晶態(tài)合金硬度與類金屬(M)關(guān)系

功能材料非晶態(tài)合金課件第43頁圖4-11(Ni-M)75Si8B17合金硬度、楊氏模量和屈服強(qiáng)度與過渡金屬(M)含量關(guān)系

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另外，制備時冷卻速度和相關(guān)熱處理工藝對非晶合金延性與韌性有主要影響。非晶態(tài)合金高強(qiáng)度、高硬度和高韌性能夠被利用制做輪胎、傳送帶、水泥制品及高壓管道增強(qiáng)纖維；用非晶態(tài)合金制成刀具，如保安刀片，已投入市場。另首先，利用非晶態(tài)合金機(jī)械性能隨電學(xué)量或磁學(xué)量改變，可制做各種元器件，如用鐵基或鎳基非晶態(tài)合金可制做壓力傳感器敏感元件。功能材料非晶態(tài)合金課件第45頁表4-4非晶態(tài)合金強(qiáng)度和硬度功能材料非晶態(tài)合金課件第46頁

從總體上看，非晶態(tài)合金制備簡單，由液相一次成型，防止了普通金屬材料生產(chǎn)過程中鑄、鍛、壓、拉等復(fù)雜工序，且原材料本身并不昂貴，生產(chǎn)過程中邊角廢料也可全部收回，所以生產(chǎn)成本可望大大降低。但非晶態(tài)合金比強(qiáng)度及彈性模量與其它材料比還不夠理想，就當(dāng)前生產(chǎn)情況看，產(chǎn)品形狀不足也較大，這些都限制了它應(yīng)用。功能材料非晶態(tài)合金課件第47頁4.4.2軟磁特征非晶態(tài)合金因為其結(jié)構(gòu)上特點——無序結(jié)構(gòu)，不存在磁晶各向異性，因而易于磁化；而且沒有位錯、晶界等晶體缺點，故磁導(dǎo)率、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高；矯頑力低、損耗小，是理想軟磁材料。當(dāng)前比較成熟非晶態(tài)軟磁合金主要有鐵基，鐵-鎳基和鈷基三大類，表4-5列出其成份及性能，同時，可與晶態(tài)軟磁合金相關(guān)性能數(shù)據(jù)作比較。金屬玻璃在磁性材料方面應(yīng)用主要是作為變壓器材料、磁頭材料、磁屏敝材料、磁致伸縮材料及磁泡材料等。功能材料非晶態(tài)合金課件第48頁表4-5非晶態(tài)合金軟磁特征

功能材料非晶態(tài)合金課件第49頁4.4.3耐蝕性能晶態(tài)金屬材料中，耐蝕性很好是不銹鋼。但不銹鋼在含有侵蝕性離子(如鹵素離子)溶液中，普通要發(fā)生點腐蝕和晶間腐蝕。非晶態(tài)合金在中性鹽溶液和酸性溶液中耐蝕性要比不銹鋼好得多。如表4-6，在FeCl3溶液中非晶態(tài)合金耐蝕性顯著好于不銹鋼。功能材料非晶態(tài)合金課件第50頁表4-6非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在10％FeCl3·10H2O溶液中腐蝕速率

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非晶態(tài)合金耐蝕性主要是因為生產(chǎn)過程中快冷，造成擴(kuò)散來不及進(jìn)行，所以不存在第二相，組織均勻；其無序結(jié)構(gòu)中不存在晶界，位錯等缺點；非晶態(tài)合金本身活性很高，能夠在表面快速形成均