多相合金为什么会形成非晶结构

A. 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。

B. 为什么多相合金更容易形成非晶结构

相组分（相组成物）与组织组分（组织组成物）的关系与区别孙弯坦?“相”实质上是晶体结构相同状态.因此,相与组织的区别就是结闹樱构与组织的区别,结构描述的是原子尺度,而组织则指的是显微尺度.相 —- 是指材料中结构相则桐同、化学成分及性能均一的组成部分,相与。

C. 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)。

D. 合金是非晶体吗为什么

大多数的合金有固定的熔点，是晶体~

但也有例外的：

美国Liquidmetal Technologies公司目前正在进入广泛应用非晶体合金领域，非晶体合金是美国加利福尼亚理工学院早在1992年时发明的。取名为公司名称Liquidmetal的这种合金比钛金属强度高出近2倍，它不会锈蚀。此外，Liquidmetal合金适合用浇铸方法制造零件：在凝结固化时金属不会收缩，因此铸造的精度可以达到1微米。

Liquidmetal合金如此吸引人的特性是由其结构特点决定的，其结构不是像其它金属和合金那样的晶体，而是像玻璃和塑料那样的非晶体。第一代非晶体合金早在20世纪50年代末就已问世，但是当时为了获得非晶体结构必须非常迅速地冷却液态合金，以便结晶来不及形成。因此，第一代非晶体合金获得的是细条状或尘粒状，非晶体合金的主要缺点是它们的耐热性能差——在加热到熔点时再冷却又会出现晶体结构。

Liquidmetal Technologies公司研制的Liquidmetal合金与第一代非晶体合金不同，其非晶体结构是在熔化后缓慢冷却时形成。能做到这一点是由于利用了原子大小明显不同的合金成分，这样的合金成分很难结合成晶体。已知其成分中有铜、钛、镍、锆和铍。Liquidmetal合金的缺点仍是耐温性能较差（会在400℃时软化）。

高尔夫球棒已成为Liquidmetal合金的第一项实际应用，Liquidmetal合金的高弹性比用其它材料制成的球棒传给球的能量更大。但是Liquidmetal Technologies公司现在希望扩大Liquidmetal合金的应用范围，除了体育用品之外（很快将在高尔夫球棒基础上增添棒球棒和滑雪板），Liquidmetal合金还可以用来制造轻盈坚固的手机外壳，由于这种合金的坚固性，它也可以制成不需要磨刃的外科手术刀——具有特别锋利刀刃的解剖刀可以采用浇铸方法制成。原则上Liquidmetal合金特别适用于航空领域，但是目前Liquidmetal合金由于耐温性能不高未必能马上在航空领域获得应用。

E. 什么是非晶材料如何制备

非晶材料也叫无定形或玻璃态材料, 这是一大类刚性固体,具有和晶态物质可相比较的高硬度和高粘滞系数。

但其组成的原子、分子的空间排列不呈现周期枝指性和平移对称性，晶态的长程序受到破坏；只是由于原子间的相互关联作用，使其在几个原子直径的小区域内具有短程序。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，上述定义都是相对而言的。

制备非晶态材料的方法很多，最常见的是熔体急冷和从气相淀积。近年来又发展了离子轰击、强激光辐射和高温爆聚等新技术，并已能大规模连续生产。一些具有足够粘度的液体，经快速冷却即可获得其玻璃态樱段。1960年P.杜韦斯等人利用很高的冷却速猛颂配率，将传统的玻璃工艺发展到金属和合金，制成对应的非晶态材料，称之为金属玻璃或玻璃态金属。

F. 非晶态金属的合金成分

形成非晶态的合金，大致可以分为两大类：一种是过渡族金属-类金属系，其类金属的组分约占15～25at%；另一种金属-金属系，其溶质金属的组分一般约占25～50at%。然而，有些超出这个成分范围的合金在急冷下也能形成非晶态的结构。根据计算机模拟结果，甚至纯金属也可用原子沉积法或在大于 1012K/s冷却速率下用熔体急冷法得到非晶态金属。金属合金形成非晶态的难易程度常称之为玻璃形成倾向。它视合金的成分不同，差异很大。从临界冷却速率理论考虑，合金的约化玻璃转变温度Trg(即玻璃转变温度Tg与合金熔化温度Tm之比Tg/Tm）越大，抑制结晶成核长大而形成非晶态所要求的临界冷却速率就越小，也就越容易形成非晶态。绝大多数非晶态合金的Trg都在0.4～0.6范围内，而实际得到的非晶态合金一般也都是在深共晶成分附近或熔点相对较低的合金成分上。从原子尺寸考虑，非晶态合金中两种组元原子半径（r1和r2）之比需满足r1/r2<0.88，或r1/r2>1.12的条件。从金属电子论角度出发，把非晶态金属当作近自由电子固体来处理，满足2kF=qp(kF为费密波矢之模，qp为结构因子第一峰的倒易距离）条件的合金成分，所形成的非晶态相比较稳定。

G. 目前的研究高熵合金与非晶态合金有何联系

高熵合帆搭金（HEAs）和非晶态合金（也称为金属玻璃或非晶金属）在某些方面具有相似之处，但它们之间也存在明显的差异。这两种类型的合金都在材料科学领域受到广泛关注，因为它们展示出与传统金属材料不同的性能和特点。
相似之处：
1. 组成复杂性：高熵合金和非晶态合金都是由多种元素组成的复杂合金。在高熵合金中，五个或更多的主要元素以接近等原子比例混合。非晶态合金则是由多种元素组成，但它们通常包含一种或几种主要元素，其他元素以较低的浓度存在。
2. 非晶态结构：在某些情况下，高熵合金和非晶态合金都可能呈现非晶态结构。对于非晶态合金，其特点是具有无序的原子排列，没有长程的晶格结构。在某些高熵合金中，也可能出现类似的非晶态结构。
差异：
1. 结构：尽管高熵合金和非晶态合金在某些情况下都可能呈现非晶态结构，但它们之间在结构上存在显著差异。高熵合金通常以固溶体形式存在，具有单一或多相的晶格结构。非晶态合金则表现为无序的原子排列，没有明确的晶格结构。
2. 制备方法：高熵合金和非晶态合金的制备方法有所不同。高熵合金主要通过熔炼、机械合金化、烧结等方法制备。非晶态合金通常采用快速淬火技术，如溅射、电子束熔化和单辊熔融旋铸等。
3. 性能差异：高熵合金和非晶态合金在性能上有明显的差异。高熵合金通常具有良好态迟拿的力学性能、耐腐蚀性和热稳定性。非晶态合金则表现出高强度、高硬度、良好的耐磨旦如性和耐腐蚀性，但韧性较低。

H. 非晶体详细资料大全

非晶体是指结构无序或者近程有序而长程无序的物质，组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体，它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点，所以有人把非晶体叫做“过冷液体”或“流动性很小的液体”。玻璃体是典型的非晶体，所以非晶态又称为玻璃态。重要的玻璃体物质有：氧化物玻璃、金属玻璃、非晶半导体和高分子化合物。

非晶体没有固定的熔点，随着温度升高，物质首先变软，然后由稠逐渐变稀，成为流体，具有一定的熔点是一切晶体的巨观特性，也是晶体和非晶体的主要区别。

基本介绍

• 中文名 ：非晶体
• 外文名 ：Amorphous solid
• 典型物质 ：玻璃、石蜡、松香、沥青、塑胶

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基本性质

非晶体又称无定形体内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体称为非晶体。 如玻璃、沥青、松香、塑胶、石蜡、橡胶等。非晶态固体包括非晶态电介质、非晶态半导体、非晶态金属。它们有特殊的物理、化学性质。例如金属玻璃（非晶态金属）比一般（晶态）金属的强度高、弹性好、硬度和韧性高、抗腐蚀性好、导磁性强、电阻率高等。这使非晶态固体有多方面的套用。它是一个铅迟正在发展中的新的研究领域，得到迅速的发展。 晶体与非晶体之间在一定条件下可以相互转化。例如，把石英晶体熔化并迅速冷却，可以得到石英玻璃。将非晶半导体物质在一定温度下热处理，可以得到相兆陵应的晶体。可以说，晶态和非晶态是物质在不同条件下存在的两种不同的固体状态，晶态是热力学稳定态。

形成条件

热力学条件

熔融体是物质在熔化温度以上的一种高能量状态，随着温度的下降，根据熔体释放能量的大小不同，可以有三种冷却过程。 1、结晶化。熔体中的质点进行有序排列，释放出结晶潜热，系统在凝固过程中始终处于热力学平衡的能量最低状态。 2、玻璃化。质点的重新排列不能达到有序化程度，固态结构仍具有熔体远程无序的结构特点，系统在凝固过程中，始终处于热力学介稳状态。 3、分相。熔体在冷却过程中中，不再保持结构的统计均匀性，质点的迁移使系统发生组分偏聚，从而形成互补混溶并且组成不同的两个玻璃相，分相使系统的能量有所下降，但仍处于介稳态。 从热力学观点分析，非晶态物质总是有降低内能，向晶态转化的趋势。在一定条件下，通过析晶或分相放出能量，使系统处于低能量、更加稳定的状态。

结晶化学条件

形成玻璃要避免析晶，过冷度大，冷却速度快，防止成核并变大。 1、键参数。 主要从结晶化学角度，根据原子参数或键参数的大小来说明物质形成非晶态的能力。 对于氧化物玻璃 ，一般认为是一种无规网路结构，从阳离子在构成这一无规网路结构中可能起的作用，把它们分成了三类 ： 第一类本身可以构成玻璃结构，称为玻璃网状形成体。 如 B 、Si、Ge、P、Al； 第二类属于起调整作用的，称为网路调整体，如Pb； 第三类的作用在前两类之间。 这一 分类与场强z/a ² （其中z为阳离子电荷，a 为正负离子间距 ) 、 单键强度 、 负电性之间的关系如下图： 键参数与非晶态形成能力 定性地说 ，z/a ² 、单键强度、 负电性越大，形成玻璃能力越强。 这一规律虽然主要是从氧化物玻璃形成的经 验中总结出来的，但是对指导目前金属非晶态制备，也是有意义的。事实上，目前相 当多的非晶态合金材料在掺入了如 Si、 P 之类元素之后更易于形成非晶态。 2、键型。化学键的特性是决定物质结构的主要因素，也是影响非晶态结构能否形成的主要因素。一般而言，具有极性共价键和半金属共价键的元素才能形成非晶态。 一般正负离子的电负性差值约在1.5~2.5之间，其中正离子有极强的极化力。单键强度>335kJ.mol-1的化合物，在能量上有利于形成底族激戚配位数的原子团结构如[SiO ₄ ]、[BO ₃ ]，这些原子团连线成链状、层状、或架状，熔融时黏度很大，冷却时分子团聚集成无规则网路，倾向于形成非晶态结构。

动力学条件

从结晶动力学理论出发的讨论，把非晶态的形成过程看成是成核率很小，或晶核长速度很小的过程，也就是 直接把晶体 长的成核、生长理论套用于非晶态的形成。

相互区别

本质区别

晶体有自范性，非晶体无自范性。

物理性质

晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，具有长程有序，并成周期性重复排列。 非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。外形为无规则形状的固体。 晶体有各向异性，非晶体多数是各向同性。晶体有固定的熔点，非晶体无固定的熔点，它的熔化过程中温度随加热不断升高。

微观结构

晶体和非晶体所以含有不同的物理性质，主要是由于它的微观结构不同。 组成晶体的微粒——原子是对称排列的，形成很规则的几何空间点阵；空间点阵排列成不同的形状，就在巨观上呈现为晶体不同的独特几何形状；组成点阵的各个原子之间，都相互作用着，它们的作用主要是静电力；对每一个原子来说，其他原子对它作用的总效果，使它们都处在势能最低的状态，因此很稳定，巨观上就表现为形状固定，且不易改变；晶体内部原子有规则的排列，引起了晶体各向不同的物理性质；如果外力沿平行晶面的方向作用，则晶体就很容易滑动（变形），这种变形还不易恢复，称为晶体的范性；从这里可以看出沿晶面的方向，其弹性限度小，只要稍加力，就超出了其弹性限度，使其不能复原，而沿其他方向则弹性限度很大，能承受较大的压力、拉力而仍满足虎克定律；当晶体吸收热量时，由于不同方向原子排列疏密不同，间距不同，吸收的热量多少也不同，于是表现为有不同的传热系数和膨胀系数。 而非晶体一般没有这结构。 非晶体—玻璃态二氧化矽(SiO2)的结构图

X射线衍射实验

当单一波长的X射线通过非晶体时，不会在记录仪上看到分立的斑点或明锐的谱线，而同一条件下摄取的晶体图谱中能看到分立的斑点或明锐的谱线。 A为晶体 B为非晶体

非晶体熔化

当晶体从外界吸收热量时，其内部分子、原子的平均动能增大，温度也开始升高，但并不破坏其空间点阵，仍保持有规则排列。继续吸热达到一定的温度——熔点时，其分子、原子运动的剧烈程度可以破坏其有规则的排列，空间点阵也开始解体，于是晶体开始变成液体。 在晶体从固体向液体的转化过程中，吸收的热量用来一部分一部分地破坏晶体的空间点阵，所以固液混合物的温度并不升高。当晶体完全熔化后，随着从外界吸收热量，温度又开始升高。而非晶体由于分子、原子的排列不规则，吸收热量后不需要破坏其空间点阵，只用来提高平均动能，所以当从外界吸收热量时，便由硬变软，最后变成液体。

I. 温度对合金非晶形成能力的影响

非晶形成能力是与合金熔点和玻璃化温度有关的，用他们的差值来衡量其非晶形成能力，两者差值越大，其形成非晶的能力也就越强。此外在成型过程中如果合金温度过高，铜辊的降温速度又有限，那么可能合金来不及冷却，喷出来的就可能是液态合金，但如果温度过低，其流动性不够，可能导致喷嘴堵塞，所以控制合金温度是很重要的。
你说带材式样组织的话，应该说是形貌吧，因为非晶没有晶格，其组织是各向同性的非晶相结构，用金像显微镜或者电镜是看不出什么东西的，一般是用XRD和DSC来进行研究，其形貌用肉眼看的话有水纹状的图案，用光镜看有蝌蚪状的图案沿铜辊旋转方向排布。
想要资料我发本这方面的书给你。