非晶合金都有哪些体系结构

㈠ 非晶态合金的性能有哪些，未来有什么研究方向

非晶态材料是目前材料科学中广泛研究的一个新领域,也是一种发展迅速的新型材料。所谓的“非晶态”，是相对晶态而言的，是物质的另一种结构状态。它不像晶态那样是原子的有序结构，而是一种长程无序，短程有序的结构，有点类似金属液体的结构。一些合金的非晶态赋予了它比晶态更优异的物理化学性能，使得非晶态材料的研究受到广泛关注。
在非晶态合金中不存在晶态合金中所存在的晶界、位错、扭曲等缺陷，使得其具有优异的机械、物理和化学性能，同时也使得非晶态合金展现出强大的生命力。 1、在机械性能方面，非晶态合金具有高强度、高硬度、高耐磨性、高疲劳抗力、屈服时完全塑性、无加工硬化现象。
非晶态合金具有极高的断裂强度和屈服强度，如非晶态Fe基合金（Fe80P15C5，Fe72Ni8 P15C7）屈服强度在2000~3000MPa，断裂强度约3000MPa，最高达4000MPa，可以用于制作飞机起落架。还可以通过改变成分及控制制备工艺条件等改善其力学性能，以获得超高强度的合金。对于金属材料，通常是高强度、高硬度而较脆，而非晶合金则两者兼顾，它们不仅强度高，硬度高，而且韧性也较好。
非晶态合金在变形时无加工硬化现象。低温时的塑性变形为不均匀变形，而高温时显示出均匀的粘滞性流动。非晶态金属的动态性能也很好，它有高的疲劳寿命和良好的断裂韧性。和非金属玻璃的脆性断裂不同，它的断裂是通过高度局域化的切变变形实现的。许多非晶态金属玻璃带，即使将它们对折，也不会产生裂纹。 2、在化学性能方面，非晶态合金具有较好的耐腐蚀。
由于没有晶粒和晶界，非晶态合金比晶态金属更加耐腐蚀，非晶态耐蚀合金不仅在一般情况下不发生局部腐蚀，而且对于在特殊条件下诱发的点蚀与缝隙腐蚀也能抑制其发展。利用非晶态合金耐腐蚀的优点，可以制造耐蚀管道、电池电极、海底电缆屏蔽、磁分离介质及化学工业的催化剂，目前都已达到了实用阶段，非晶态合金的耐蚀性还可用于长期在泥沙、水流中工作的水轮机上，将大大提高其使用寿命，减少维修费用。 3、在物理性能方面，非晶态合金具有良好的磁学性能以及光学性能。
非晶态合金具具有磁导率和饱和磁感应强度高，矫顽力和损耗低的特点。非晶态合金的磁性能实际上是迄今为止非晶态合金最主要的应用领域。目前，作为软磁材料的非晶合金带材已经实现产业化，并获得了广泛应用。在传统电力工业中，非晶软磁合金正逐渐取代硅钢片，使配电变压器的空载损耗降低60%~80% ，大大节约了能源消耗。
金属材料的光学性能受原子的电子状态所支配，某些非晶态金属由于其特殊的电子状态而具有十分优异的对太阳光能的吸收能力。所以利用某些非晶态材料能够制造出相当理想的高效率的太阳能吸收器，目前应用较多的是非晶态材料为非晶硅。非晶硅太阳电池的应用市场有2个方面：一个是弱光电池市场，如计算器、手表等荧光下工作的微功耗电子产品；二是电源及功率应用领域，如太阳能收音机、太阳帽、庭园灯、微波中继站、航空航海信号灯、气象监测及光伏水泵、户用电源等。
可见，非晶态合金具有优良的性能，在受到广泛研究的同时，也是渐渐用到我们生活的方方面面。但是主要还是集中在磁性材料这一块的应用最广。
1、 非晶合金带材在软磁材料中的应用
优异的磁学性能使非晶合金成为当今软磁材料的首选材料，同时磁性材料是迄今为止非晶合金应用最成功的领域。在传统电力工业中，非晶软磁合金带材正逐渐取代硅钢片，是铁基非晶合金除了居里温度与饱和磁感外，铁基非晶合金的各项性能（抗拉强度、硬度、最大磁导率、激磁功率密度等等）都大大优于冷轧硅钢片，尤其是矫顽力大大小于冷轧硅钢片，使得其磁致损耗远低于冷轧硅钢片，这就使得非晶铁心电机的效率大大提高。
2、块体非晶合金的应用 块体非晶合金，又称为大块非晶合金，因其尺寸较大，打破了带状非晶合金和非晶粉末的尺寸限制，可以方便地制成各种机械零件，做为结构材料大规模使用，因而成为目前非晶合金领域研究最热的方向。
例如非晶钢，与传统钢材相比，大块非晶钢性能优异：其屈服强度是传统高强钢的2～3倍，在室温下不具有铁磁性，热稳定性高(玻璃转变温度接近于或高于900K)，抗海水腐蚀能力强，因而可以用作未来海军舟见船韵表面防护。由无磁非晶钢所制造的船体，在反探测、抗打击能力方面具有传统钢材无法比拟的优势。
还有轻量化结构材料，铝基非晶合金、镁基非晶合金等低密度材料，强度和硬度都大大超过普通钢铁的材料。
更或者是在一些高档用品中的使用，由块体非晶合金制造的高尔夫球头、滑雪板、棒球棒、滑冰用具有良好的强度，抗塑性变形能力。
3、 其他
非晶态合金对某些化学反应具有明显的催化作用，可以用作化工催化剂；某些非晶态合金通过化学反应可以吸收和放出氢，可以用作储氢材料
非晶合金因弹性极限大大高于普通晶态合金，加上优良的抗疲劳性能、高屈服强度等优点，成为精密仪器弹簧的首选材料

非晶态合金有着如此优良的性能，可以在很多领域带来巨大的改变，但是同样也存在着一些问题。非晶态合金带材厚度宽度有限，产品尺寸受到限制。许多非晶态合金在500℃以下发生晶化，使得工作温度有限，产品稳定性有限制。同时产品的生产成本费用也是一大问题。

㈡ 非晶金属有哪些

非晶金属是一种特殊的物质状态，其微观结构特征决定了它具有许多优异性能，如优异的软磁性能、力学性能、耐腐蚀性能、催化性能、电学性能及对中子射线和γ射线的耐辐照性能等。研究最多、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。

㈢ 什么是非晶合金非晶合金的结构特征非晶合金的性能特点

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，由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.54T），磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点。
铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)
特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm左右，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯, 适合于10kHz 以下频率使用
由于超急冷凝固，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，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。
在以往数千年中，人类所使用的金属或合金都是晶态结构的材料，其原子三维空间内作有序排列、形成周期性的点阵结构。
而非晶态金属或合金是指物质从液态（或气态）急速冷却时，因来不及结晶而在室温或低温保留液态原子无序排列的凝聚状态，其原子不再成长程有序、周期性和规则排列，而是出于一种长程无序排列状态。具有铁磁性的非晶态金合金又称铁磁性金属玻璃或磁性玻璃（Glassy Alloy），为了叙述方便，以下均称为非晶态合金。

㈣ 非晶合金

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，由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。

㈤ 非晶态金属的结构模型

大致可以分为二大类：①不连续的，如微晶模型和非晶集团模型，其微晶或非晶集团之间的界面结构，不同于微晶或非晶集团本身；②连续的，即连续随机模型，其结构内部不存在任何边界。而目前较为普遍采用的是属于连续型的硬球随机密堆模型（dense random packing of hard spheres 简称DRPHS）。这个模型最初是1959年由英国人伯纳耳（J.D.Bernal）为液态物质提出的（见液态金属结构）。非晶态金属的结构与液态金属的结构相当接近。实验证实，非晶态金属固体的 X射线衍射对分布函数（对称分布函数）的形状与液态的相似（图1），
都有强的第一第二衍射峰，所不同的是非晶态固体的第二衍射峰存在劈裂现象，以及其无序程度不及液态金属。同时，一些非晶态金属的 X射线径向分布函数（random distribution function）即 RDF（r）与硬球 硬球随机密堆模型有几种可能的拓扑结构（图3），对于金属-类金属型非晶态金属来讲，其金属原子间空隙被类金属所填充，类金属原子之间不存在最近邻接触（化学短程有序）。然而根据计算结果，所有这些空隙的大小都不足以容纳类金属原子。而类金属原子的填入，多少要使原来基本的随机密堆结构发生一些畸变。此外，由于非晶态金属中各种原子之间存在的作用势而导致不同成分的非晶态金属中类金属原子尺寸不同，从而导出了软球随机密堆 (dense random packingof soft spheres）即DRPSS的概念。至于金属-金属型非晶态金属，虽然实验结果表明其结构与上述的略有不同，然而，其基本结构单元仍然是随机密堆模型的四面体。非晶态金属结构的实验研究，多采用X射线、电子或中子衍射方法。由衍射结果经数学处理而得到的径向分布函数常被用来描述其原子周围其他原子的统计分布情况，而对分布函数则进一步描述某原子周围同类原子或异类原子的统计分布情况。近年来，穆斯堡尔谱、正电子湮灭、核磁共振以及扩展X射线吸收精细结构（extendedX-ray absorption fine structure）即 EXAFS等新技术已被用于非晶态金属精细结构的研究。
非晶态金属的结构受制备时冷却速率、熔体金属过冷度等多种因素影响。一般来讲，冷却速率愈高，从熔体“冻结”下来的非晶态金属所包含的自由体积就愈多。非晶态金属从热力学上讲是处在非平衡状态，有向更稳定的低能态转变的趋势，发生结构弛豫和晶化。这种过程十分复杂，与成分、原子尺寸、电负性、结合能、位形熵以及材料制备工艺等因素有关。非晶态的结构低温弛豫（即在不改变玻璃态的条件下发生的结构由高能态向低能态的转变）是通过原子排布和化学组分的短程有序的改变来进行的。这种驰豫又可分成可逆的和不可逆的两部分。随着驰豫过程的发生，非晶态金属的许多性质也产生变化。
非晶态金属的晶化在高于晶化温度下，非晶态金属中的原子发生更大范围的迁移而发生晶化。非晶态金属的晶化过程可以是经过一个或几个亚稳的非晶态或晶态的中间态而转变成稳定晶态相，也可以连续地转变为稳定晶态相。非晶态的晶化反应是一种晶体的形核和长大的过程。视合金成分的不同，它可分为多形型（poly-morphous）、初晶型（primary）和共晶型（eutectic）三类。多形型晶化不发生成分的改变，其开始晶化形成的晶体的成分和非晶态基体相同。初晶型晶化则是某一种成分的晶体首先在非晶态基体上形核长大，通过成分的扩散，然后形成第二种晶体。共晶型晶化则类同于一般金属凝固中发生的共晶反应，也伴随有合金元素的扩散。非晶态金属成分不同，在非晶态基体中所形成的晶体相的自由能不同，则晶化的类型也不同。图4表示了其中三种成分Fe-B合金的典型的晶化反应方式。成分Fe86B14的晶化是以α-Fe晶体的析出开始，属于初晶型晶化方式；成分Fe80B20的晶化是以α-Fe+Fe3B共晶方式进行；而成分Fe75B25的晶化产物为Fe3B晶体，与母体成分相同，属于多形型晶化反应。这三种成分的Fe-B合金晶化后最终都将转变为自由能最低的α-Fe+Fe2B。一般来讲，非晶态金属的晶化会严重地损害非晶态金属许多优异的性能，如磁性、韧性和抗腐蚀性等。另一方面，非晶态金属有控制的部分或全部晶化却又是一种有用的工艺手段，如非晶态金属通过晶化，可以获得微晶粉末；通过有控制的部分晶化，晶体的钉扎作用使 (Mo，Ru)80B20非晶合金的超导临界电流密度大大提高。非晶态金属

㈥ 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，短程有序”。通常定义非晶态合金的短程有序区小于1．5nm，即不超过4-5个原子间距，从而与纳米晶或微晶相区别=短程有序可分为化学短程有序和拓扑短程有序两类。 非晶态金属至少含有两个组元，除了不同类原子的尺度差别、稳定相结构和原子长程迁移率等因素以外，不同类原子之间的原子作用力在非晶态合金的形成过程中起着重要作用。化学短程有序的影响通常只局限于近邻原子，因此一般用近邻组分与平均值之差作为化学短程有序参数，对于二元A-B体系为[8]
up=1—ZAB/(ZcB)=1—ZBA/(ZcA)
其中ZAu和ZuA分别代表A(或B)原子近邻的B(或A)原子配位数，Z是原子总配位数。cA和cu分别是A与B原子在合金中的平均浓度。当A和B两种原子直径明显不同时，A原子的总本位数ZA与B原子的总配位数Zi3不再相同，ZA≠Ze，这时短程有序另一种定义[9]： 指围绕某一原子的局域结构的短程有序。常用几种不同的结构参数描述非晶态与合金的结构特征，主要有原子分布函数、干涉函数、近邻原子距离与配位数和质量密度。
8．1．1．2原子分布函数
设非晶态结构是各向同性的均匀结构，其平均原子密度Po为——定体积y中包含的原子数N：
Po=N/V
描述某一原子附近的密度变化可用径向分布函数RDF(r)：
RDF(r)=4*3.14xr2p(r)
其中r是距某中心原子的距离，p(r)是距离r处的密度，由上式可知，RDF(r)dr代表以某个原子为中心，在半径r处、厚度为dr的球壳内的原子数，从而RDF(r)=dN/dr表示原子数目(密度)随距离增加的变化。
定义约化径向分布函数G(r)为：
G(r)=4x3.14*r[p(r)—po]
几种过渡金属—类金属非晶态合金的约化径向分布函数如图8-1所示，函数值随着与中心原子的距离增大而呈有规律的起伏。此外，还定义双体分布函数g(r)：
z(r)=p(r)/p。
当合金中包含几种不同类原子时，引入偏径向密度函数pii(r)、偏双体分布函数gii(r)、偏约化径向分布函数GO(r)等参数描述原子之间的结构关系。例如，pji(r)指与某个第i类踩子的距离为r处，单位体积中第j类原子的数目。上述各个原子分布函数中，原子密度p(r)和原子径向分布函数RDF(r)有明确物理意义，G(r)的物理意义虽然不明确，但它同RDF(r)一样能反映非晶态结构特征，对体系作x射线衍射测量得到结构因数S(Q)，再作傅立叶变换即可获得G(r)，因此它也常被用于表征非晶态结构。
X射线衍射技术是研究非晶态结构的基本手段。测量非晶结构的干涉散射强度I(Q)和结构因数S(Q)后，经过适当的傅立叶变换就可以得到约化径向分布函数G(r)。