非晶金属材料的结构特点 非晶态合金的结构特点

原子在三维空间呈拓扑无序状排列,不存在长程周期性,但在几个原子间距的范围内,原子的排列仍然有着一定的规律,因此可以认为非晶态合金的原子结构为“长程无序.

非晶合金是由超急冷凝固,合金凝固时原子来不及有序排列结晶,得到的固态合金是长程无序结构,没有晶态合金的晶粒、晶界存在.这种非晶合金具有许多独特的性能,.

非晶态物质就是非晶体,其内部原子或分子的排列无周期性,如玻璃、松香、明胶等.宏观性质具有均匀性,物理性质一般不随测定方向而变,称为各向同性;不能自发地形成多面体外形;无固定的熔点.

非晶态固体与液态一样具有近程有序而远程无序的结构特征.非晶态固体宏观上表现为各向同性,熔解时无明显的熔点,只是随温度的升高而逐渐软化,粘滞性减小,并逐渐过渡到液态.非晶态固体又称玻璃态,可看成是粘滞性很大的过冷液体.

但其组成的原子、分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性,晶态的长程序受到破. 由于至今尚无任何有效的实验方法可以准确测定非晶态材料的原子结构,上述定义都.

非晶态金属是指在原子尺度上结构无序的一种金属材料.大部分金属材料具有很高的有序结构,原子呈现周期性排列(晶体),表现为平移对称性,或者是旋转对称,镜面对称,角对称(准晶体)等.而与此相反,非晶态金属不具有任何的长程有序结构,但具有短程有序和中程有序(中程有序正在研究中).一般地,具有这种无序结构的非晶态金属可以从其液体状态直接冷却得到,故又称为“玻璃态”,所以非晶态金属又称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”.制备非晶态金属的方法包括:物理气相沉积,固相烧结法,离子辐射法,甩带法和机械法.

非晶态金属得以广泛研究和应用的原因是它具 有结晶金属不具备的各种优良特性. 影响物质性能 的根本因素除了其成分外,就是原子的排列以及电 子状态. 从结构上看,非.

应用最广的非晶金属是非晶态软磁合金,有铁基、钴基、铁镍基和铁钴镍基等合金.铁基非晶合金如铁硅合金,具有高饱和磁通密度 、低铁损、低密度和价廉等优点,是制造航空变压器较理想的铁芯材料;铁硅硼合金具有高电阻和极低铁损,容易形成低剩磁状态,其脉冲磁特性明显优于晶状硅钢和玻莫合金,是制造脉冲变压器的铁芯材料.铁基非晶合金还具有很高的磁致伸缩效应和高的电阻率,其非晶条带有利于制成快速响应的传感器,因此是一种新型传感器材料.钴基非晶合金的磁通密度和磁导率高,热稳定性好,同时还具有较高的耐磨性和耐蚀性,是一种性能优良的磁头材料.由于其没有晶界 ,所以用其制成的磁头可避免尖部脱落,磁头与磁带的摩擦噪音也比一般磁头小,音响效果好,且使用寿命长.

一般的金属材料都以晶体形态存在.1960年,美国科学家皮 · 杜威等首先发现某些贵金属合金(如金-硅合金)在超快速冷却(冷却速度达100k)情况下可凝固成非晶态合金.金属及合金极易结晶,传统的金属材料都以晶态形式出现.但如将某些金属熔体,以极快的速率急剧冷却,例如每秒钟冷却温度大于100k,则可得到一种崭新的材料.由于冷却极快,高温下液态时原子的无序状态,被迅速“冻结”而形成无定形的固体,这称为非晶态金属;因其内部结构与玻璃相似,故又称金属玻璃.从结构上讲非晶态金属与普通玻璃相近见右图

具有空间上平移周期性,空间对称性,晶格属于14种布拉菲格子 金属原子核位于这些格点上做振动,核外最外层电子则近似自由电子在晶格中运动,相当于电子气体. 电子和原子核晶格之间作用力称为金属键.