文档介绍：非晶态形成及构造
第一页，编辑于星期三：二十一点二十八分。
第一章非晶态形成和构造
内容提要：
本章重点介绍非晶态金属的形成、动力学和热力学特征、非晶形成能力的影响因素、制备方面的问题、非晶构造特征和主要原子构造模型。
  
学习目标：  
本章重点掌握非晶态金属的形成能力及其影响因素、非晶的已有构造模型，了解非晶态金属的构造表征方法。
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熔体凝固制备非晶态金属
　
　
非晶体熔体快冷凝固时不发生晶化。
过热熔体(稳定相)
过冷熔体（亚稳相）
非晶固体 (亚稳相)
晶体（亚稳或稳定相）
A
B
C
D
E
E：结晶过程；C：非晶形成过程；D：非晶晶化过程
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熔体凝固制备非晶态金属
与结晶相比，非晶态形成过程有以下特点：
〔1〕从熔体中形成非晶态的过程是：
过热熔体  过冷熔体  非晶固相
〔2〕非晶形成是亚稳相之间相互转变，即：
稳定过热液相  亚稳过冷液相  亚稳固相
〔3〕从现象上看，在非晶态的形成过程中，熔体由液态变为固态时是连续的、粘滞系数加大的过程。
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熔体凝固制备非晶态金属
温度
Tg
粘滞系数
液态
玻璃态
粘滞系数随温度降低而加大，曲线没有间断点，是连续的；
在T=Tg附近，发生了比较陡的改变；
Tg称为玻璃转变温度，这是描述非晶态由熔态冷却形成非晶态过程的一个重要参量；
C过程主要是指在温度经过Tg点时发生的许多体系性质上的变化。
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熔体凝固制备非晶态金属
欲制备非晶材料，必须抑制结晶过程
极高的冷却速度：～1014 K/s，所有金属均可为非晶态 []。
金属单质非晶 [Refs: Phys. Lett. A 29 (1969) 52; Nature 246 (1973) 13; APL 100 (2021) 041909 and Nature 512 (2021) 177] 。
Ta MG, Nature 512 (2021) 177.
Cu MG, APL 100 (2021) 041909.
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熔体凝固制备非晶态金属
  晶体的形核和生长
1. 形核
液态金属内部生成一些极小的晶体作为结晶的核心。生成的核心叫做晶核。
(1) 自发形核
(2) 非自发形核
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熔体凝固制备非晶态金属
  晶体的形核和生长
1. 形核的热力学因素：驱动力
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熔体凝固制备非晶态金属
  晶体的形核和生长
1. 形核的热力学因素：驱动力
自由能
温度
Tm
G液体
G固体
∆G
∆T
Tn
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熔体凝固制备非晶态金属
  晶体的形核和生长
2. 形核率：热力学和动力学
Kn 形核率系数
h(T) 粘度
∆G* 晶核需要抑制的激活能或势垒
Tr=T/Tm
∆Tr=1-Tr=∆T/Tm
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