文档介绍：第七章非晶态合金
非晶态合金的分类
非晶态金属的发展历史
非晶态金属的结构特点
非晶态金属的制备
非晶态金属性能特点及应用
一、非晶态金属合金的分类
非晶态合金
非晶态合金统称为“金属玻璃”。以极高的速度使熔融状态的合金冷却,凝固后的合金呈玻璃态,即长程无序状态。
可分为两大类:
(1)金属+金属型非晶态合金
这类非晶态合金主要是含Zr
(2)金属+类金属型非晶态合金
这类非晶态合金主要是由过渡金属与B或和P等类金属组成的二元或三元,甚至多元的非晶态合金
二、非晶态金属的发展历史
非晶态合金
1、非晶态金属的发展简史
2、我国非晶态金属材料的发展现状
1934年德国人克雷默采用蒸发沉积法首先发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属膜
1959~1960年间真正标志着非晶态金属的诞生
1960年提出非经态金属具有铁磁性,1965年被证实
1971年非晶态合金首次进入市场
1980年非晶态金属作为催化剂开展了大量研究
三、非晶态金属的结构特点
非晶态合金
1、非晶态金属的结构
(1)内部原子排列短程有序而长程无序
主要特点
7-1 气体、液体和固体的原子分布函数
三、非晶态金属的结构特点
非晶态合金
(2)均匀性显著特点
一层含义:结构均匀、各向同性,它是单相无定形结构,没有象晶体那样的结构缺陷,如晶界、孪晶、晶格缺陷、位错、层错等。
二层含义:成分均匀性。在非晶态金属形成过程中,无晶体那样的异相、析出物、偏析以及其他成分起伏
(3)热力学不稳定性
体系自由能较高,有转变为晶态的倾向
2、非晶态金属结构模型
(1)微晶模型
三、非晶态金属的结构特点
非晶态合金
(2)拓扑无序模型
认为非晶态材料是由“晶粒”非常细小的微晶粒组成。
微晶模型用于描述非晶态结构中原子排列情况还存在许多问题,使人们逐渐对其持否定态度。
该模型认为非晶态结构的主要特征是原子排列的混乱和随机性,强调结构的无序性,而把短程有序看作是无规堆积时附带产生的结果。
三、非晶态金属的结构特点
非晶态合金
非晶态结构模型
此模型对于描述非晶态材料的真实结构还远远不够准确。但目前用其解释非晶态材料的某些特性如弹性,磁性等,还是取得了一定的成功。
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
1、非晶态的形成条件
制备非晶态材料必须解决两个关键问题:
一是必须形成原子(或分子)混乱排列的状态
二是将这种热力学上的亚稳态在一定温度范围内保存下来,使之不向晶态转变
原则上,所有金属熔体都可以通过急冷制成非晶体。也就是说,,即可形成非晶态金属。
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
比热容
温度
Tg
Tm
液体
过冷液体
玻璃态
晶态
7-3 液态金属凝固时比热容的变化
对纯金属而言,临界冷速一般为108 K/s,而合金106 K /s
四、非晶态金属的制备
非晶态合金
2、非晶态金属的制备方法
制备原理:使液态金属以大于临界冷却速度急速冷却,使结晶过程受阻而形成非晶态;将这种热力学上的亚稳态保存下来冷却到玻璃态转变温度以下而不向晶态转变。
(1)骤冷法
基本原理:先将金属或合金加热熔融成液态,然后通过各种不同的途径使它们以105~108 K/s的高速冷却,致使液态金属的无序结构得以保存下来而形成非晶态。
采用此法制备的非晶态合金通常具有高强度、高硬度、高耐蚀性和其它优异的电磁性能。