新型金属材料南京理工大学材料科学与工程系新型金属材料第9章非晶态金属材料南京理工大学材料科学与工程系主讲：尹德良本章主要内容非晶态金属概述1非晶态金属的发展历史2非晶态金属的结构3非晶态金属的制备4非晶态金属的性能和应用5822223333444455551111本章需掌握的重点非晶态金属的结构特点和模型；非晶态金属的力学性能、磁学性能和化学性能；非晶态金属的制备方法；影响非晶态合金非晶形成能力的因素；非晶态合金的主要应用。9.1非晶态金属概述晶态材料：材料内部原子呈周期性排列；大多数结构材料，如钢铁、有色金属、陶瓷等；晶态材料（金属）的特点：金属熔液在接近凝固温度时黏度很小，其晶体结构较为简单，在较快冷却时仍会发生结晶，形成原子结构呈周期性的晶态固体；9.1非晶态金属概述典型非晶态材料（玻璃）的特点：以SiO2为主要成分的氧化物玻璃其熔液的黏度很大且晶体结构复杂，原子扩散困难，冷却时晶核形成困难。一般的冷却速度(10-4~10-1K/s)就足以避免结晶；冷却后虽然为固体，但内部结构保持液态时的长程无序状态，称为非晶态或玻璃态固体；非晶态材料：材料内部原子排列没有周期性；如玻璃；晶态与非晶态的宏观对比单晶铜音视频接插件（极低的电阻率）金属玻璃（很高的电阻率）9.1.非晶态金属概述非晶态金属的定义：在特殊冷却条件下凝固时，熔液态金属没有发生结晶而形成的具有短程有序而长程无序结构的固体。（Amorphousmetals）由于非晶态金属的结构类似于普通玻璃，因此也称为金属玻璃（Metallicglasses)。9.1.非晶态金属概述非晶态金属（金属玻璃）的特点：兼有金属和玻璃各自优点，并克服了各自弊病：玻璃易碎，没有延展性；但强度硬度高，耐腐蚀；金属韧性好，有延展性；但硬度低，不耐腐蚀；良好的综合性能，号称玻璃之王：强度高于普通钢普通钢，硬度大于多数工具钢；同时还具有一定的韧性。英国剑桥大学教授、著名材料科学家M.F.Ashby绘制的杨氏模量与弹性极限的关系抵抗塑性变形的能力弹性变形的难易程度9.1.非晶态金属概述9.1.非晶态金属概述金属＋金属型非晶态合金：主要含有Zr元素。如Cu-Zr,Ni-Zr等。金属＋类金属型非晶合金：主要由过渡金属与B或P等类金属组成的二元或多元合金，如Fe72Cr8P13C7,Ni40B43等。非晶态金属的分类：9.2.非晶态金属的发展历史非晶态金属的发现（1934-1959)金属晶粒尺寸越细，强度和韧性越好－细晶强韧化钢水快速冷却－－获得晶粒更细的优质钢材凝结金属蒸汽－－获得细晶优质合金缘起1934年，德国人克雷默采用蒸汽沉积法发现了玻璃冷基底上的非晶态金属膜；1947年，美国人A.Brenner用电解和化学镀法获得了Ni-P非晶态金属膜；最初的发现9.2.非晶态金属的发展历史非晶态金属的制备(1959-1960)1959年，美国人杜维兹采用熔融金属急冷方法制备细晶合金时获得了一种奇异的合金（非晶态金属），该合金的X射线衍射图谱上周期性的衍射峰不见了；同时，前苏联的米罗什尼琴科采用金属熔滴喷射到冷基板上，产生了106K/s的冷却速度，也制得的非晶态金属；9.2.非晶态金属的发展历史非晶态金属磁性能的研究历程由于非晶合金原子无序排列，人们曾认为其不具有磁性；1960年Gubanov通过理论预测了非晶金属具有铁磁性（由于磁性原子之间的交换作用是短程的，因此磁矩的定向排列－铁磁性，不需要长程有序）；1965年，Mader和Nowick对真空沉积Co-Au非晶态合金证实了非晶金属具有铁磁性；早期的沉淀法和快淬法获得的非晶合金由于非晶成分的不均匀性导致矫顽力很高；1975年，Lurborsky使用热处理的方法使FeNiPB合金的矫顽力显著下降，为非晶合金磁性能的市场应用开辟了道路。9.2.非晶态金属的发展历史非晶是一种亚稳态，只能通过液态合金急冷制得，冷却速度高达105~106K/s，这就限制了非晶金属的厚度；实际生产的非晶金属的厚度约为101~102微米；用途局限于生产转换磁心和磁敏感元件，无法用作结构零件；20世纪90年代，通过开发新非晶体系将冷却速度降到1-100K/s，生产了均匀的块体非晶(bulkmetallicglasses)，进一步扩展了非晶金属的应用领域。非晶态金属应用历史9.2.非晶态金属的发展历史Over40years,thecriticalcastingthickness...
