非晶态合金AmorphousAlloys.ppt
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非晶态合金(Amorphous Alloys) 2021/7/11 一、晶态与非晶态一、晶态与非晶态 l晶体是指原子呈长程有序排列的固体晶体是指原子呈长程有序排列的固体非晶态是指原非晶态是指原子呈长程无序排列的状态子呈长程无序排列的状态具有非晶态结构的合金称具有非晶态结构的合金称为为非晶态合金非晶态合金(或称或称金属玻璃金属玻璃)l通常认为，传统的金属材料都是以晶态形式出现的通常认为，传统的金属材料都是以晶态形式出现的 因此，近些年来因此，近些年来非晶态非晶态合金合金的出现引起人们的的出现引起人们的极大兴趣，成为金属材极大兴趣，成为金属材料的一个新领域料的一个新领域 Metallic Glass Powder 2021/7/12 SiO2的结构的结构非晶体非晶体晶体晶体2021/7/13 晶态和非晶态材料的晶态和非晶态材料的X-射线衍射谱射线衍射谱2021/7/14 l1934年年德国人克雷默采用蒸发沉积法制备出非晶态合金德国人克雷默采用蒸发沉积法制备出非晶态合金l1950年，布伦纳用电沉积法制备出了年，布伦纳用电沉积法制备出了Ni－－P非晶态合金非晶态合金l1960年年，，DUWEZ等人从熔融金属急冷制成了金属玻璃等人从熔融金属急冷制成了金属玻璃并开始进行研究。
并开始进行研究l1969年年，美国人庞德和马丁研究了生产非晶态合金带材，美国人庞德和马丁研究了生产非晶态合金带材的技术，为规模生产奠定了技术基础的技术，为规模生产奠定了技术基础l1976年年，美国联信公司生产出，美国联信公司生产出10mm宽的非晶态合金带宽的非晶态合金带材，到材，到1994年已经达到年产年已经达到年产4万吨的能力目前美国能生万吨的能力目前美国能生产出最大宽度达产出最大宽度达217mm的非晶带材的非晶带材l2000年年9月月20日，在钢铁研究总院的非晶带材生产线上成日，在钢铁研究总院的非晶带材生产线上成功地喷出了宽功地喷出了宽220mm、表面质量良好的非晶带材，它标、表面质量良好的非晶带材，它标志着我国在该材料的研制和生产上达到国际先进水平志着我国在该材料的研制和生产上达到国际先进水平 2021/7/15 二、非晶态合金的制备二、非晶态合金的制备 l目前可以目前可以通过熔体急冷而制成的非晶态合金已有很通过熔体急冷而制成的非晶态合金已有很多种多种，典型的有，典型的有Fe40Ni40B20、、Fe77Si13B10、、CoxZr1-x、、Zr47Ti8Cu7.5Ni10Be27.5 (块状合金块状合金)、、 Fe80B20等。
等Fe80B20结构结构非晶合金带非晶合金带2021/7/16 l液态金属不发生结晶的最小冷却速度称作临界冷却速液态金属不发生结晶的最小冷却速度称作临界冷却速度度RC从理论上讲，只要冷速足够大从理论上讲，只要冷速足够大(大于大于RC)，所有，所有金属都可获得非晶态但目前能获得的最大冷速为金属都可获得非晶态但目前能获得的最大冷速为106℃/秒秒，因此临界冷速小于，因此临界冷速小于106℃/秒的纯金属尚无秒的纯金属尚无法制得非晶态熔体法制得非晶态熔体在大于临界冷速冷却在大于临界冷速冷却时原子扩散能力显著时原子扩散能力显著下降，最后被冻结成下降，最后被冻结成非晶态的固体非晶态的固体固化固化温度温度Tg称称玻璃化温度玻璃化温度.非晶非晶CCT曲线曲线2021/7/17 Pd-Cu-Ni-P非晶合金的非晶合金的DSC热谱图热谱图2021/7/18 玻璃化温度玻璃化温度 Tgl体积、热焓、熵在体积、热焓、熵在Tg处连续，处连续，但斜率发生变化；但斜率发生变化；l比热和热膨胀系数在比热和热膨胀系数在Tg处不处不连续lTg与冷与冷速有关速有关,冷速越冷速越快，快，Tg越高2021/7/19 l非晶态形成条件非晶态形成条件:l冷却速度：冷却速度：利用金属和合金非晶态形成的利用金属和合金非晶态形成的TTT曲线曲线或或CCT曲线曲线可估算或确定可估算或确定 RC：：RC =(Tm-Tn)/tn（（Tm为为熔点，熔点，Tn 、、 tn分别为分别为C曲线鼻尖所对应的温度和时间）曲线鼻尖所对应的温度和时间）2021/7/110 l化学成分：化学成分：组元间电负性与原子尺寸相差越大组元间电负性与原子尺寸相差越大(10%~ 20%), 越容易形成非晶态。
越容易形成非晶态因而因而过度族金属或贵金属过度族金属或贵金属与类金属与类金属 (B、、C、、N、、Si、、P)、、稀土金属与过度族金属稀土金属与过度族金属、、后后过度族金属与前过度族金属组成的合金易于形成非晶过度族金属与前过度族金属组成的合金易于形成非晶.Al-Y-M合金合金非晶形成的成非晶形成的成分范围分范围Al-Y相图相图2021/7/111 l熔点和玻璃化温度之差熔点和玻璃化温度之差 T ：： T =Tm-Tg ，， T越小，越小， 形成非晶倾向越大形成非晶倾向越大 因而，因而，成分位于共晶成分位于共晶点附近的合金易于形点附近的合金易于形成非晶成非晶.l*说明：说明：右图中横坐标右图中横坐标为为A、、B两组元电负性两组元电负性差的绝对值；纵坐标差的绝对值；纵坐标为为A、、B原子因极化作原子因极化作用而引起的效应用而引起的效应2021/7/112 l1、气态急冷法：、气态急冷法：l气气态态急急冷冷法法一一般般称称为为气气相相沉沉积积法法(PVD和和CVD)，，PVD主主要要包包括括溅溅射射法法和和蒸蒸发发法法，，这这两两种种方方法法都都在在真空中进行真空中进行l溅射法溅射法是通过在电场中加速的粒是通过在电场中加速的粒子轰击用母材制成的靶（阴极子轰击用母材制成的靶（阴极)，使被激发的物质脱离母材而沉，使被激发的物质脱离母材而沉积在用液氮冷却的基板表面上而积在用液氮冷却的基板表面上而形成非晶态薄膜。
形成非晶态薄膜 磁控溅射非晶合金薄膜磁控溅射非晶合金薄膜2021/7/113 l发发蒸蒸法法是是将将合合金金母母材材加加热热汽汽化化，，所所产产生生的的蒸蒸汽汽沉沉积积在在冷冷却却的的基基板板上上而而形形成成非非晶晶薄薄膜膜这这两两种种方方法法制制得得的的非非晶晶材材料料只只能能是是小小片片的的薄薄膜膜，，不不能能进进行行工工业业生生产产,但由于其可制成非晶范围较宽，因而可用于研究但由于其可制成非晶范围较宽，因而可用于研究物物理理气气相相沉沉积积设设备备2021/7/114 l2、熔体态急冷法：、熔体态急冷法：l目目前前最最常常用用的的液液态态急急冷冷法法是是旋旋辊辊急急冷冷法法，，分分为为单单辊辊法法和和双双辊辊法法单单辊辊法法是是将将试试块块放放入入石石英英坩坩埚埚中中，，在在氩氩气气保保护护下下用用高高频频感感应应加加热热使使其其熔熔化化，，再再用用气气压压将将熔熔融融金金属属从从管管底底部部的的扁扁平平口口喷喷出出，，落落在在高高速速旋旋转转的的铜辊轮上，经过急冷立即形成很薄的非晶带铜辊轮上，经过急冷立即形成很薄的非晶带 2021/7/115 单辊旋辊急冷法单辊旋辊急冷法2021/7/116 非晶态合金非晶态合金2021/7/117 非晶合金带材非晶合金带材铁基铁基铁镍基铁镍基2021/7/118 l离心法和单辊法由于单面接触冷离心法和单辊法由于单面接触冷却，尺寸精度和表面光洁度不理却，尺寸精度和表面光洁度不理想，但产品宽度可达想，但产品宽度可达10mm以上，以上，长度可达长度可达100m以上；双辊法尺寸以上；双辊法尺寸精度好，但调节比较困难，只能精度好，但调节比较困难，只能制作宽度在制作宽度在10mm以下的薄带。
以下的薄带非晶态合金生产线示意图非晶态合金生产线示意图浇注机浇注机测量系统测量系统卷带机卷带机非晶合金非晶合金丝材内圆水纺制备过程丝材内圆水纺制备过程水水2021/7/119 Microstructure of as spun ribbons 48Ni(Cu)-36,5Zr(Ti)-10Si-5Al2021/7/120 l3、非晶态合金块材制备方法、非晶态合金块材制备方法l大块非晶合金主要通过调整成分来获得强的非晶形成大块非晶合金主要通过调整成分来获得强的非晶形成能力Inoue 等人提出了三条简单的经验性规律：等人提出了三条简单的经验性规律：l为了控制冷却过程中的非均匀为了控制冷却过程中的非均匀形核：形核：一要提高合金的纯度，一要提高合金的纯度，减少杂质；二要采用高纯惰性减少杂质；二要采用高纯惰性气体保护，尽量减少含氧量气体保护，尽量减少含氧量l⑴⑴合金系由三个以上组元组成；合金系由三个以上组元组成；l⑵⑵主要组元的原子有主要组元的原子有12%以上的原子尺寸差；以上的原子尺寸差；l⑶⑶各组元间有大的负混合热各组元间有大的负混合热；；2021/7/121 l可从图中可从图中对比结晶和非晶的形成过程对比结晶和非晶的形成过程。
晶体的生长过晶体的生长过程一般是程一般是A→B→E，非晶形成过程是，非晶形成过程是A→B→C图中D 表示非晶的晶化为了制备非晶合金，必须抑制过表示非晶的晶化为了制备非晶合金，必须抑制过程程E、、D 的发生2021/7/122 普通普通(a)和块状非晶和块状非晶(b,c)的的TTT曲线曲线2021/7/123 各非晶合金的冷速与各非晶合金的冷速与Tg的关系的关系l典型块状非晶合金：典型块状非晶合金： Zr65Al7.5Cu17.5Ni10 Zr47Ti8Cu7.5Ni10Be27.5 Pd40Ni10Cu30P202021/7/124 大块非晶合金系大块非晶合金系大块非晶合金系大块非晶合金系合金系合金系最大厚度最大厚度/mm临界冷速临界冷速RC/K•S-1发现年代发现年代非非铁铁磁磁性性Mg-Ln-M(Ln—镧系镧系,M—Cu,Ni,Zn) 10 2001988Ln-Al-TM(TM—ⅥⅧ过渡族金属过渡族金属) 10 2001989Ln-Ga-TM1989Zr-Al-TM 301~101990Zr-Ti-Al-TM1990Ti-Zr-TM1993Zr-Ti-TM-Be 301~51993Zr-(Nb,Pd)-Al-TM1995Pd-Cu-Ni-P 750.131996Pd-Ni-Fe-P1996Pd-Cu-B-Si1997Ti-Ni-Cu-Sn1998铁铁磁磁性性Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge) 3 4001995Fe-(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)19992021/7/125 l大块非晶合金的主大块非晶合金的主要制备方法：要制备方法：l⑴⑴熔体水淬法：熔体水淬法：此此方法是将试样用低方法是将试样用低熔点氧化物熔点氧化物(如如B2O3) 包裹起来，在石英包裹起来，在石英管中感应加热熔化管中感应加热熔化,最后淬入水中得到最后淬入水中得到非晶态合金试样。
非晶态合金试样水淬块状非晶合金制品水淬块状非晶合金制品2021/7/126 l⑵⑵金属模铸造法金属模铸造法 将高纯元素在氩保下熔融混合后浇将高纯元素在氩保下熔融混合后浇注到铜模中具体工艺可分为注到铜模中具体工艺可分为射流成型、高压铸造、射流成型、高压铸造、吸铸吸铸等l此外还有此外还有悬浮熔炼法、落管技术法、单向区域熔炼悬浮熔炼法、落管技术法、单向区域熔炼法、高压复合法法、高压复合法等大块非晶试样制备装置大块非晶试样制备装置大块非晶试棒大块非晶试棒2021/7/127 大块非晶合金大块非晶合金Zr-Ti-Cu-Ni-Al合金合金Mg合金合金2021/7/128 Zr56.3Ti13.8Cu6.9Ni5.6Nb5.0Be12.5块状非晶合金的块状非晶合金的TEM形貌形貌非晶中的切变带非晶中的切变带含有晶相的复相组织含有晶相的复相组织2021/7/129 三、非晶态合金的结构三、非晶态合金的结构 l非晶态合金的结构与液态金属结构相似，原子排列没非晶态合金的结构与液态金属结构相似，原子排列没有长程的对称性和周期性有长程的对称性和周期性，这已为，这已为X衍射实验所证实衍射实验所证实,非晶体在透射电镜下的非晶体在透射电镜下的衍射花样由较宽的晕和衍射花样由较宽的晕和弥散环组成。
弥散环组成在非晶态在非晶态合金中，没有晶界、位合金中，没有晶界、位错等晶态合金所特有的错等晶态合金所特有的晶格缺陷晶格缺陷非晶合金衍射花样非晶合金衍射花样2021/7/130 Zr55Cu30Al10Ni5合金的合金的DSC和和XRD曲线曲线 DSC曲线曲线XRD曲线曲线DSC—示差扫描量热；示差扫描量热；XRD—X-射线衍射射线衍射2021/7/131 l1、非晶态结构的描述方法、非晶态结构的描述方法l与晶态相比，非晶态结构是与晶态相比，非晶态结构是一种无序结构，但不象气体一种无序结构，但不象气体那样原子排列完全没有规则那样原子排列完全没有规则,而存在短程有序而存在短程有序2021/7/132 l描描述述非非晶晶态态结结构构目目前前通通用用的的方方法法是是统统计计方方法法，，即即在在非非晶晶态态材材料料中中以以任任一一原原子子为为中中心心，，在在和和它它相相距距为为r+dr的球壳中发现另一的球壳中发现另一 个原子的几率为：个原子的几率为： 式中，式中， J(r)为径向分布为径向分布函数函数RDF；； 为单位为单位体积中的原子数；体积中的原子数；g(r)为双体相关函数。
为双体相关函数 径向分布函径向分布函数示意图数示意图g(r)2021/7/133 lRDF或或 g(r)可以在一定程度上反映非晶态结构的统可以在一定程度上反映非晶态结构的统计性质比较气态、非晶态和晶态的双体相关函数比较气态、非晶态和晶态的双体相关函数可以看出，非晶态结构与液态非常接近，存在一定可以看出，非晶态结构与液态非常接近，存在一定的短程有序，而与气态和晶态则差别显著的短程有序，而与气态和晶态则差别显著RDF和和g(r)可通过可通过X射线衍射确定射线衍射确定, 但它给出的仅是有关结但它给出的仅是有关结构的一维信息，不能给出结构的具体细节构的一维信息，不能给出结构的具体细节 气体、液体、固体的原子分布函数气体、液体、固体的原子分布函数2021/7/134 l2、非晶态结构模型、非晶态结构模型l在描述非晶材料结构的模型中在描述非晶材料结构的模型中(如如微晶微晶、、随机网络随机网络、、硬球无规硬球无规密堆密堆等等)，多数人共认的是，多数人共认的是硬球硬球无规密堆模型无规密堆模型，，该模型把原子该模型把原子假设为不可压缩的硬球，均匀、假设为不可压缩的硬球，均匀、连续、无规地堆积，结构中没连续、无规地堆积，结构中没有容纳另一硬球的空间有容纳另一硬球的空间.这种这种模型的径向分布函数与实测结模型的径向分布函数与实测结果符合较好。
果符合较好现有各种模型都现有各种模型都存在不足存在不足 晶态晶态非晶态非晶态2021/7/135 晶晶体体与与非非晶晶体体的的结结构构2021/7/136 晶体与非晶体的晶体与非晶体的结构结构非非晶晶体体晶晶体体Computer simulation of the disordered atomic structure of a three-component metallic glass2021/7/137 l从从液液态态金金属属冷冷却却凝凝固固过过程程中中粘粘度度和和体体积积的的变变化化见见，，当当液液体体以以大大于于RC速速度度冷冷却却时时，，其其粘粘度度逐逐渐渐增增大大，，温温度度达达到到Tg时凝固为非晶态固体，其体积大于同条件的晶体时凝固为非晶态固体，其体积大于同条件的晶体.液体急冷液体急冷非晶化时非晶化时粘度、体粘度、体积的变化积的变化 体积体积→→大大粘性粘性→→小小液体液体过冷液体过冷液体液体液体晶体晶体晶体晶体过冷液体过冷液体液体液体固体固体非晶态固体非晶态固体非晶态固体非晶态固体温度温度l非非晶晶态态结结构构是是一一种种亚亚稳稳结结构构，，加加热热到到Tg以以上上时时，，其其粘粘度度下下降降，，原原子子扩扩散散能能力力增增大大，，在在一一定定温温度度下下(通通常常为为400~900℃)发发生生晶晶化化而而失失去去非非晶晶态态结结构构。
通通常常晶晶化化温温度度Tx要要比比Tg高高几几十十度度Tx-Tg的的值值越大，非晶态的稳定性越高越大，非晶态的稳定性越高 2021/7/138 非晶合金非晶合金非晶合金非晶合金(Nd(Nd(Nd(Nd60606060FeFeFeFex x x xCoCoCoCo30-x30-x30-x30-xAlAlAlAl10101010模铸棒模铸棒模铸棒模铸棒) ) ) )组织组织组织组织Die casting of Metallic Glass can make highly precise parts 2021/7/139 四、非晶态合金的特性四、非晶态合金的特性 l1、力学性能、力学性能l非非晶晶态态合合金金力力学学性性能能的的特特点点是是具具有有高高的的强强度度和和硬硬度度例例如如非非晶晶态态铝铝合合金金的的抗抗拉拉强强度度(1140MPa)是是超超硬硬铝铝抗抗拉拉强强度度(520MPa)的的两两倍倍非非晶晶态态合合金金Fe80B20抗抗拉拉强强度度达达3630MPa，，而而晶晶态态超超高高强强度度钢钢的的抗抗拉拉强强度度仅仅为为 1820~2000MPa，，可可见见非非晶晶态态合合金金的的强强度度远远非非合合金金钢钢所所及及。
非非晶晶态态合合金金强强度度高高的的原原因因是是由由于于其其结结构构中中不不存存在在位位错错，，没没有有晶晶体体那那样样的的滑滑移移面面，，因因而而不不易易发发生生滑滑移移. 2021/7/140 各各种种合合金金强强度度比比较较比强度比强度屈服强度屈服强度2021/7/141 l晶体受到剪切应力时，会以位错为媒介在特定晶面上晶体受到剪切应力时，会以位错为媒介在特定晶面上 滑滑移移，，而而非非晶晶合合金金的的原原子子排排列列是是无无序序的的，，有有很很高高的的自自由由体体积积，，外外力力作作用用时时，，可可重重新新排排列列形形成成另另一一稳稳定定的的组组态态，，因因而而非非晶晶态态合合金金屈屈服服时时呈呈整整体体屈屈服服而而不不是是局局部部屈屈服服，，具具有很高的屈服强度有很高的屈服强度 2021/7/142 Deformation characteristics of metallic glass 2021/7/143 Plastic deformation 2021/7/144 Plastic deformation SEM image of shear steps formed by the propagation of highly localized shear bands during rolling of a bulk metallic glass specimen.SEM image of a tensile failure surface produced at a high strain rate. The smeared voids and droplets are indicative of the significant material softening and viscous flow within the shear band.2021/7/145 一些非晶态合金的力学性能一些非晶态合金的力学性能 合金合金 硬度硬度HV断裂强度断裂强度MPa延伸率延伸率%弹性模量弹性模量MPa非非晶晶态态合合金金 Pd83Fe7Si10401818600.166640Cu57Zr43529219600.174480Co75Si15B10891830000.253900Fe80P13C7744830400.03121520Ni75Si8B17840826500.1478400晶态晶态 18Ni-9Co-5Mo 1810~213010~12 2021/7/146 l非晶态合金延伸率低但并不脆，非晶态合金延伸率低但并不脆，而且具有很高的韧性而且具有很高的韧性，非晶薄带，非晶薄带可以反复弯曲可以反复弯曲180º而不断裂，并而不断裂，并可以冷轧，有些合金的冷轧压下可以冷轧，有些合金的冷轧压下率可达率可达50%。
非晶合金的脆性断裂非晶合金的脆性断裂非晶合金的韧性断裂非晶合金的韧性断裂各种合金弹性应变极限比较各种合金弹性应变极限比较2021/7/147 Zr-Al-Ni-Cu金属玻璃在过冷液态金属玻璃在过冷液态区的模锻件区的模锻件2021/7/148 l2、耐蚀性、耐蚀性l非晶态合金具有很强的耐腐非晶态合金具有很强的耐腐蚀能力不锈钢在含有氯离不锈钢在含有氯离子的溶液中，易发生点腐蚀、子的溶液中，易发生点腐蚀、晶间腐蚀，甚至应力腐蚀和晶间腐蚀，甚至应力腐蚀和氢脆而非晶态的氢脆而非晶态的Fe-Cr合金可以弥补不锈钢的这些合金可以弥补不锈钢的这些不足含≧≧8%Cr的铁基非晶态合金在各种介质中都的铁基非晶态合金在各种介质中都显示出其优越的抗蚀特性，如在显示出其优越的抗蚀特性，如在1mol的盐酸溶液中，的盐酸溶液中，在在30℃下浸泡下浸泡168小时后，小时后，Fe70Cr10P13C7和和Fe65Cr10Ni5P13C7非晶态合金的腐蚀速度为零，而非晶态合金的腐蚀速度为零，而晶态的晶态的18-8不锈钢腐蚀速率则为不锈钢腐蚀速率则为10mm/年非晶铝合金在非晶铝合金在1M HCl中的动电位极化曲线中的动电位极化曲线2021/7/149 富富CrCr、、CuCu非晶层非晶层2021/7/150 非晶态合金和晶态不锈钢在非晶态合金和晶态不锈钢在10%FeCl3·10H2O溶液中的腐蚀速率溶液中的腐蚀速率试样试样腐蚀速率腐蚀速率/mm·a-140℃60℃晶态不锈钢晶态不锈钢 18Cr-8Ni 17Cr-14Ni-2.5Mo非晶态合金非晶态合金 Fe72Cr8P13C7 Fe70Cr10P13C7 Fe65Cr10Ni5P13C717.75——0.00000.0000120.029.240.00000.00000.00002021/7/151 l影响非晶态合金耐蚀性的重要因素是合金成分影响非晶态合金耐蚀性的重要因素是合金成分。
lCr对改善非晶态合金的耐蚀性非常显著对改善非晶态合金的耐蚀性非常显著，此外还有，此外还有P.l非晶态合金耐蚀性好的主要原因是能迅速形成致密、非晶态合金耐蚀性好的主要原因是能迅速形成致密、均匀、稳定的高纯度均匀、稳定的高纯度Cr2O3钝化膜此外，非晶态合此外，非晶态合金组织结构均匀，不存在晶界、位错、成分偏析等腐金组织结构均匀，不存在晶界、位错、成分偏析等腐蚀形核部位，不易产生点蚀蚀形核部位，不易产生点蚀 晶体晶体非晶非晶2021/7/152 l3、电性能、电性能l与与晶晶态态合合金金相相比比，，非非晶晶态态合合金金的的电电阻阻率率显显著著增增高高(2~3倍倍)，，例例如如非非晶晶态态的的Cu0.6Zr0.4合合金金的的电电阻阻率率可可达达350cm，而晶态，而晶态高高电电阻阻合合金金的的电电阻阻率率仅仅为为100cm左左右右这这是是由由于于非非晶晶态态合合金金原原子子的的无无序序排排列列而而导导致致电电子子的的附附加加散散射射所所致2021/7/153 钴基非晶合金电阻率随温度变化钴基非晶合金电阻率随温度变化2021/7/154 小小多数非晶态合多数非晶态合金具有负的电阻温金具有负的电阻温度系数，即随温度度系数，即随温度升高电阻率连续下升高电阻率连续下降。
温度系数为零降温度系数为零的非晶态合金在一的非晶态合金在一些仪表测量中具有些仪表测量中具有广阔的应用前景广阔的应用前景 l非晶态合金的电阻温度系数（非晶态合金的电阻温度系数（ ）比晶态合金的）比晶态合金的Zr48Nb8Cu12Fe8Be24非晶合金电阻随温度变化非晶合金电阻随温度变化2021/7/155 l4、软磁性、软磁性l非晶态合金磁性材料具有高导磁率、高磁感、低铁损非晶态合金磁性材料具有高导磁率、高磁感、低铁损和低矫顽力等特性，而且无磁各向异性和低矫顽力等特性，而且无磁各向异性这是由于这是由于非非晶态合金中没有晶界、位错及堆垛层错等钉扎磁畴壁晶态合金中没有晶界、位错及堆垛层错等钉扎磁畴壁的缺陷的缺陷 不同磁性材料的磁性相比不同磁性材料的磁性相比 晶态与非晶态与非晶合金的晶合金的磁滞回线磁滞回线2021/7/156 FeBSi非晶合金中的磁畴非晶合金中的磁畴2021/7/157 FeZrB块状非晶的磁结构块状非晶的磁结构2021/7/158 FeB15非晶合金磁畴壁的移动非晶合金磁畴壁的移动2021/7/159 l5、其他性能、其他性能l非晶态合金还具有好的非晶态合金还具有好的催化特性催化特性，，高的吸氢能力高的吸氢能力，，超超导电性导电性，，低居里温度等特性低居里温度等特性。
在这些领域有着广阔的在这些领域有着广阔的应用前景应用前景 非晶非晶Zr27Ti9Ni38V5Mn16Cr5合金的吸氢行为及其合金的吸氢行为及其SEM形貌形貌2021/7/160 lThe properties of Amorphous alloys suitable for the defense applications are: lHigh Yield StrengthlUnique Acoustical PropertieslHigh HardnesslLow Melting TemperaturelHigh Strength to Weight RatiolNet-shape CastinglSuperior Elastic LimitlFabrication Process Similar to PlasticslHigh Corrosion Resistance lNon-MagneticlHigh Wear-Resistance2021/7/161 五、非晶态合金的应用五、非晶态合金的应用 l1. 利用非晶态合金的高强度、高韧性、以及工艺上可利用非晶态合金的高强度、高韧性、以及工艺上可以制成条带或薄片，目前已用它来以制成条带或薄片，目前已用它来制作轮胎、传送带、制作轮胎、传送带、水泥制品及高压管道的增强纤维。
还可用来制作各种水泥制品及高压管道的增强纤维还可用来制作各种切削刀具和保安刀片切削刀具和保安刀片 FeBSi非非晶晶合合金金条条带带2021/7/162 l用非晶态合金纤维代替硼纤维和用非晶态合金纤维代替硼纤维和碳纤维制造复合材料，可进一步碳纤维制造复合材料，可进一步提高复合材料的适应性提高复合材料的适应性硼纤维硼纤维非晶金非晶金属纤维属纤维法国地下隧道内衬使用非晶法国地下隧道内衬使用非晶金属纤维增强复合材料金属纤维增强复合材料 装孔附近易产生裂纹，而非晶态装孔附近易产生裂纹，而非晶态合金强度高，且具有塑性变形能合金强度高，且具有塑性变形能力，可阻止裂纹的产生和扩展力，可阻止裂纹的产生和扩展非晶态合金纤维正在用于非晶态合金纤维正在用于飞机构飞机构架和发动机元件架和发动机元件的研制中的研制中 和碳纤维复和碳纤维复合材料在安合材料在安2021/7/163 非晶态合金制品非晶态合金制品Precision MicrogearHigh Performance Diaphragms for Pressure Sensors2021/7/164 l锆基锆基大块非晶态合金用于杆状动能穿甲弹大块非晶态合金用于杆状动能穿甲弹, 以替代对以替代对环境有重大污染的贫铀弹，引起军方的极大兴趣。
这环境有重大污染的贫铀弹，引起军方的极大兴趣这种新的结构材料密度高种新的结构材料密度高(约约14g/cm3)、屈服强度高、屈服强度高(约约2GPa), 变形时不发生加工硬化现象变形时不发生加工硬化现象, 加上块体非晶态加上块体非晶态合金的高绝热剪切敏感性，其穿甲能力已超过了钨合合金的高绝热剪切敏感性，其穿甲能力已超过了钨合金穿甲弹，并且有可能超过和达到贫铀弹的穿甲水平金穿甲弹，并且有可能超过和达到贫铀弹的穿甲水平.lKinetic Energy Penetrator (KEP) rod, the key component of the highly effective armor piercing ammunition system, currently utilizes Depleted Uranium (DU). Ballistic tests conducted by the Army have proven that the amorphous tungsten composite KEP exhibits self-sharpening similar to the DU KEP. 2021/7/165 l近年来，信息通信产业发展迅速近年来，信息通信产业发展迅速,研发低辐射、超薄、小巧、轻便、研发低辐射、超薄、小巧、轻便、功能强大的电子产品和移动功能强大的电子产品和移动成为各个企业竞争的焦点。
非晶成为各个企业竞争的焦点非晶态合金比强度高，可以像塑料一态合金比强度高，可以像塑料一样易成形，适合于样易成形，适合于制作电子产品制作电子产品壳体壳体可以制备超薄、小巧、轻可以制备超薄、小巧、轻便、结构更坚固、功能更强大的便、结构更坚固、功能更强大的3C产品，是替代镁合金、铝合金产品，是替代镁合金、铝合金和钛合金的理想材料和钛合金的理想材料2021/7/166 l在在医疗器械医疗器械领域，领域，大块非晶态合金大块非晶态合金制造的手术刀异常锋利、刀口不易制造的手术刀异常锋利、刀口不易钝化、性能稳定、使用寿命长在钝化、性能稳定、使用寿命长在整形外科整形外科领域领域，，非晶态合金被用来非晶态合金被用来制造耐磨、耐蚀、高强度的人造关制造耐磨、耐蚀、高强度的人造关节和接骨板等节和接骨板等lLiquidmetal alloys can yield surgical blades that are: lSharper than steel lLess expensive than diamond lLower edge degradation with use lLonger lasting blades that provide more consistency in use2021/7/167 非晶金刚石涂覆的膝关节和髋关节非晶金刚石涂覆的膝关节和髋关节2021/7/168 l体育休闲用品体育休闲用品：：大块非晶态合金最早大块非晶态合金最早用来制造高尔夫球杆的杆头用来制造高尔夫球杆的杆头。
近几年近几年,非晶态合金还在滑雪橇、棒球球棒、非晶态合金还在滑雪橇、棒球球棒、溜冰鞋、网球球拍、自行车和水中呼溜冰鞋、网球球拍、自行车和水中呼吸器等产品方面有应用吸器等产品方面有应用lGolf Clubs lTennis Rackets lBaseball and Softball Bats lSkis and Snowboards lKnives lBicycles lScuba Gear lGuns and Gun Equipment lFishing Equipment lMarine Applications2021/7/169 Golf-club heads lYou can hit a golf ball farther with this driver because its head is made of an aluminum-based amorphous alloy.lLiquidmetal putters have a "soft" feel when striking the ball, which the makers claim provides players with improved touch on putting greens.Golf club with face plate of metallic glass.2021/7/170 l空间工程材料空间工程材料：由于性能非常越，大块非晶态合金被：由于性能非常越，大块非晶态合金被认为是未来几种太空设备的候选材料。
美国第一艘采认为是未来几种太空设备的候选材料美国第一艘采集太阳风样品的起源号太空飞船，采集的关键部件集太阳风样品的起源号太空飞船，采集的关键部件—太阳风采集瓦，就是用太阳风采集瓦，就是用 锆基大块非晶态合金制造的锆基大块非晶态合金制造的2021/7/171 l2. 非晶态的铁合金是极好的软磁材料，它容易磁化和非晶态的铁合金是极好的软磁材料，它容易磁化和退磁，比普通的晶体磁性材料导磁率高、损耗小，电退磁，比普通的晶体磁性材料导磁率高、损耗小，电阻率大阻率大这类合金主要作为变压器及电动机的这类合金主要作为变压器及电动机的铁芯材铁芯材料料(如如Fe81B13Si15C1)、、磁头材料磁头材料(如如Fe5Co70Si15B10),由于磁损耗很低，用非晶态磁性材由于磁损耗很低，用非晶态磁性材料代替硅钢片制作变压器，可节约料代替硅钢片制作变压器，可节约大量电能大量电能非晶态合金磁性材料除非晶态合金磁性材料除了不能在高温下使用外，几乎所有了不能在高温下使用外，几乎所有磁性应用范围内均可使用磁性应用范围内均可使用 非非晶晶合合金金铁铁芯芯变变压压器器2021/7/172 Amorphous metals greatly reduces energy losslTransformers connected to a power source cause loss at all times. Amorphous metals greatly contribute to the reduction of this no-load loss. The transformer application represents the biggest area for amorphous metals.2021/7/173 配电变压器铁芯配电变压器铁芯非晶电抗器铁芯非晶电抗器铁芯非晶磁放大器铁芯非晶磁放大器铁芯非晶扼流线圈非晶扼流线圈非晶互感器铁芯非晶互感器铁芯l非晶态磁性材料还可以做非晶态磁性材料还可以做磁屏蔽件磁屏蔽件、、小型铁芯小型铁芯、、磁分磁分离器离器等小型部件。
等小型部件2021/7/174 l3. 非晶态合金耐腐蚀，特别是在氯化物和硫酸盐中非晶态合金耐腐蚀，特别是在氯化物和硫酸盐中的抗腐蚀性大大超过不锈钢，获得的抗腐蚀性大大超过不锈钢，获得“超不锈钢超不锈钢”的的称号称号可以用于海洋和医学方面，如制造海上军用可以用于海洋和医学方面，如制造海上军用飞机电缆，鱼雷，化学滤器，反应容器等还可以飞机电缆，鱼雷，化学滤器，反应容器等还可以用用 于制造耐蚀管道、于制造耐蚀管道、电池的电极、海底电池的电极、海底电缆屏蔽材料、磁电缆屏蔽材料、磁分离介质及化工用分离介质及化工用的催化剂、污水处的催化剂、污水处理系统中的零件等理系统中的零件等. 2021/7/175 l我国非晶态合金的开发始于我国非晶态合金的开发始于1977年年l1990年冶金部钢铁研究总院建成卷重年冶金部钢铁研究总院建成卷重100kg级的自动级的自动喷带设备喷带设备l已用铁基非晶合金试制成已用铁基非晶合金试制成50KVA的电力变压器，用的电力变压器，用钴基非晶态合金制作的磁头寿命提高钴基非晶态合金制作的磁头寿命提高3倍l在磁屏蔽、互感器铁芯、传感器等方面，这类非晶在磁屏蔽、互感器铁芯、传感器等方面，这类非晶磁性薄带也得到大量应用。
磁性薄带也得到大量应用l镍基和铜基的非晶态钎焊料，已在航空发动机镍基和铜基的非晶态钎焊料，已在航空发动机Ⅱ级导级导向叶片和电机中使用向叶片和电机中使用 2021/7/176 国家非晶微晶工程技术研究中心千吨级非晶带材生产线成千吨级非晶带材生产线成功喷出功喷出220mm的非晶带材的非晶带材千吨级非晶带材及制品开发项千吨级非晶带材及制品开发项目通过科技部验收和鉴定目通过科技部验收和鉴定 2021/7/177 l九十年代以来，人们开发出大块非晶合金九十年代以来，人们开发出大块非晶合金这些非晶这些非晶合金由常用金属元素组成，尺寸最大达合金由常用金属元素组成，尺寸最大达10多厘米直径、多厘米直径、重达几十公斤，所需冷却速率和工艺接近常规的凝固重达几十公斤，所需冷却速率和工艺接近常规的凝固方法这类方法这类块状非晶合金体系具有如下特点：块状非晶合金体系具有如下特点：l1. 具有很宽的过冷液相区具有很宽的过冷液相区l2. 在过冷液相区原子移在过冷液相区原子移动缓慢，粘滞系数大，动缓慢，粘滞系数大，即晶体形核、长大速率即晶体形核、长大速率比一般的合金熔体慢得比一般的合金熔体慢得多，易控制多，易控制医疗设备用块状非晶合金医疗设备用块状非晶合金2021/7/178 l3. 大块非晶合金由大块非晶合金由0.5-2nm 的具有五次对称性的二十面的具有五次对称性的二十面体微小颗粒组成体微小颗粒组成, 其微结构其微结构适合于用微晶结构模型描述适合于用微晶结构模型描述.l4. 在晶化前发生相分离。
在晶化前发生相分离l这些特点使这类多组元合金这些特点使这类多组元合金系可通过对其熔态形核和长系可通过对其熔态形核和长大的控制，获得块体纳米晶大的控制，获得块体纳米晶材料或块体非晶基纳米复合材料或块体非晶基纳米复合材料非晶合金喷嘴非晶合金喷嘴激光氮化层的激光氮化层的TiN纳米晶纳米晶2021/7/179 l非晶材料是一种大有前途的新材料，但它也存在着不非晶材料是一种大有前途的新材料，但它也存在着不足，其足，其主要缺点是主要缺点是：：l①①由于采用急冷法制备，使其厚度受到限制；由于采用急冷法制备，使其厚度受到限制；l②②非晶材料在热力学上不稳定，受热有晶化倾向非晶材料在热力学上不稳定，受热有晶化倾向 普普通通非非晶晶合合金金晶晶化化后后的的组组织织含含C Cu uN Nb b的的铁铁基基非非晶晶合合金金晶晶化化后后的的纳纳米米晶晶组组织织2021/7/180 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！ 。
