非晶合金都有哪些體系結構

㈠ 非晶態合金的性能有哪些，未來有什麼研究方向

非晶態材料是目前材料科學中廣泛研究的一個新領域,也是一種發展迅速的新型材料。所謂的「非晶態」，是相對晶態而言的，是物質的另一種結構狀態。它不像晶態那樣是原子的有序結構，而是一種長程無序，短程有序的結構，有點類似金屬液體的結構。一些合金的非晶態賦予了它比晶態更優異的物理化學性能，使得非晶態材料的研究受到廣泛關注。
在非晶態合金中不存在晶態合金中所存在的晶界、位錯、扭曲等缺陷，使得其具有優異的機械、物理和化學性能，同時也使得非晶態合金展現出強大的生命力。 1、在機械性能方面，非晶態合金具有高強度、高硬度、高耐磨性、高疲勞抗力、屈服時完全塑性、無加工硬化現象。
非晶態合金具有極高的斷裂強度和屈服強度，如非晶態Fe基合金（Fe80P15C5，Fe72Ni8 P15C7）屈服強度在2000~3000MPa，斷裂強度約3000MPa，最高達4000MPa，可以用於製作飛機起落架。還可以通過改變成分及控制制備工藝條件等改善其力學性能，以獲得超高強度的合金。對於金屬材料，通常是高強度、高硬度而較脆，而非晶合金則兩者兼顧，它們不僅強度高，硬度高，而且韌性也較好。
非晶態合金在變形時無加工硬化現象。低溫時的塑性變形為不均勻變形，而高溫時顯示出均勻的粘滯性流動。非晶態金屬的動態性能也很好，它有高的疲勞壽命和良好的斷裂韌性。和非金屬玻璃的脆性斷裂不同，它的斷裂是通過高度局域化的切變變形實現的。許多非晶態金屬玻璃帶，即使將它們對折，也不會產生裂紋。 2、在化學性能方面，非晶態合金具有較好的耐腐蝕。
由於沒有晶粒和晶界，非晶態合金比晶態金屬更加耐腐蝕，非晶態耐蝕合金不僅在一般情況下不發生局部腐蝕，而且對於在特殊條件下誘發的點蝕與縫隙腐蝕也能抑制其發展。利用非晶態合金耐腐蝕的優點，可以製造耐蝕管道、電池電極、海底電纜屏蔽、磁分離介質及化學工業的催化劑，目前都已達到了實用階段，非晶態合金的耐蝕性還可用於長期在泥沙、水流中工作的水輪機上，將大大提高其使用壽命，減少維修費用。 3、在物理性能方面，非晶態合金具有良好的磁學性能以及光學性能。
非晶態合金具具有磁導率和飽和磁感應強度高，矯頑力和損耗低的特點。非晶態合金的磁性能實際上是迄今為止非晶態合金最主要的應用領域。目前，作為軟磁材料的非晶合金帶材已經實現產業化，並獲得了廣泛應用。在傳統電力工業中，非晶軟磁合金正逐漸取代硅鋼片，使配電變壓器的空載損耗降低60%~80% ，大大節約了能源消耗。
金屬材料的光學性能受原子的電子狀態所支配，某些非晶態金屬由於其特殊的電子狀態而具有十分優異的對太陽光能的吸收能力。所以利用某些非晶態材料能夠製造出相當理想的高效率的太陽能吸收器，目前應用較多的是非晶態材料為非晶硅。非晶硅太陽電池的應用市場有2個方面：一個是弱光電池市場，如計算器、手錶等熒光下工作的微功耗電子產品；二是電源及功率應用領域，如太陽能收音機、太陽帽、庭園燈、微波中繼站、航空航海信號燈、氣象監測及光伏水泵、戶用電源等。
可見，非晶態合金具有優良的性能，在受到廣泛研究的同時，也是漸漸用到我們生活的方方面面。但是主要還是集中在磁性材料這一塊的應用最廣。
1、 非晶合金帶材在軟磁材料中的應用
優異的磁學性能使非晶合金成為當今軟磁材料的首選材料，同時磁性材料是迄今為止非晶合金應用最成功的領域。在傳統電力工業中，非晶軟磁合金帶材正逐漸取代硅鋼片，是鐵基非晶合金除了居里溫度與飽和磁感外，鐵基非晶合金的各項性能（抗拉強度、硬度、最大磁導率、激磁功率密度等等）都大大優於冷軋硅鋼片，尤其是矯頑力大大小於冷軋硅鋼片，使得其磁致損耗遠低於冷軋硅鋼片，這就使得非晶鐵心電機的效率大大提高。
2、塊體非晶合金的應用 塊體非晶合金，又稱為大塊非晶合金，因其尺寸較大，打破了帶狀非晶合金和非晶粉末的尺寸限制，可以方便地製成各種機械零件，做為結構材料大規模使用，因而成為目前非晶合金領域研究最熱的方向。
例如非晶鋼，與傳統鋼材相比，大塊非晶鋼性能優異：其屈服強度是傳統高強鋼的2～3倍，在室溫下不具有鐵磁性，熱穩定性高(玻璃轉變溫度接近於或高於900K)，抗海水腐蝕能力強，因而可以用作未來海軍舟見船韻表面防護。由無磁非晶鋼所製造的船體，在反探測、抗打擊能力方面具有傳統鋼材無法比擬的優勢。
還有輕量化結構材料，鋁基非晶合金、鎂基非晶合金等低密度材料，強度和硬度都大大超過普通鋼鐵的材料。
更或者是在一些高檔用品中的使用，由塊體非晶合金製造的高爾夫球頭、滑雪板、棒球棒、滑冰用具有良好的強度，抗塑性變形能力。
3、 其他
非晶態合金對某些化學反應具有明顯的催化作用，可以用作化工催化劑；某些非晶態合金通過化學反應可以吸收和放出氫，可以用作儲氫材料
非晶合金因彈性極限大大高於普通晶態合金，加上優良的抗疲勞性能、高屈服強度等優點，成為精密儀器彈簧的首選材料

非晶態合金有著如此優良的性能，可以在很多領域帶來巨大的改變，但是同樣也存在著一些問題。非晶態合金帶材厚度寬度有限，產品尺寸受到限制。許多非晶態合金在500℃以下發生晶化，使得工作溫度有限，產品穩定性有限制。同時產品的生產成本費用也是一大問題。

㈡ 非晶金屬有哪些

非晶金屬是一種特殊的物質狀態，其微觀結構特徵決定了它具有許多優異性能，如優異的軟磁性能、力學性能、耐腐蝕性能、催化性能、電學性能及對中子射線和γ射線的耐輻照性能等。研究最多、應用最廣的非晶金屬是非晶態軟磁合金，有鐵基、鈷基、鐵鎳基和鐵鈷鎳基等合金。鐵基非晶合金如鐵硅合金，具有高飽和磁通密度 、低鐵損、低密度和價廉等優點，是製造航空變壓器較理想的鐵芯材料；鐵硅硼合金具有高電阻和極低鐵損，容易形成低剩磁狀態，其脈沖磁特性明顯優於晶狀硅鋼和玻莫合金，是製造脈沖變壓器的鐵芯材料。鐵基非晶合金還具有很高的磁致伸縮效應和高的電阻率，其非晶條帶有利於製成快速響應的感測器，因此是一種新型感測器材料。鈷基非晶合金的磁通密度和磁導率高，熱穩定性好，同時還具有較高的耐磨性和耐蝕性，是一種性能優良的磁頭材料。由於其沒有晶界 ，所以用其製成的磁頭可避免尖部脫落，磁頭與磁帶的摩擦噪音也比一般磁頭小，音響效果好，且使用壽命長。

㈢ 什麼是非晶合金非晶合金的結構特徵非晶合金的性能特點

非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到的固態合金是長程無序結構，沒有晶態合金的晶粒、晶界存在。這種非晶合金具有許多獨特的性能，由於它的性能優異、工藝簡單，從80年代開始成為國內外材料科學界的研究開發重點。鐵基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B類金屬元素所構成,它具有高飽和磁感應強度（1.54T），磁導率、激磁電流和鐵損等各方面都優於硅鋼片的特點。
鐵基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)
特別是鐵損低（為取向硅鋼片的1/3－1/5），代替硅鋼做配電變壓器可節能60－70%。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03mm左右，廣泛應用於配電變壓器、大功率開關電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯, 適合於10kHz 以下頻率使用
由於超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到的固態合金是長程無序結構，沒有晶態合金的晶粒、晶界存在，稱之為非晶合金，被稱為是冶金材料學的一項革命。這種非晶合金具有許多獨特的性能，如優異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強度、硬度和韌性，高的電阻率和機電耦合性能等。由於它的性能優異、工藝簡單，從80年代開始成為國內外材料科學界的研究開發重點。
在以往數千年中，人類所使用的金屬或合金都是晶態結構的材料，其原子三維空間內作有序排列、形成周期性的點陣結構。
而非晶態金屬或合金是指物質從液態（或氣態）急速冷卻時，因來不及結晶而在室溫或低溫保留液態原子無序排列的凝聚狀態，其原子不再成長程有序、周期性和規則排列，而是出於一種長程無序排列狀態。具有鐵磁性的非晶態金合金又稱鐵磁性金屬玻璃或磁性玻璃（Glassy Alloy），為了敘述方便，以下均稱為非晶態合金。

㈣ 非晶合金

非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到的固態合金是長程無序結構，沒有晶態合金的晶粒、晶界存在。這種非晶合金具有許多獨特的性能，由於它的性能優異、工藝簡單，從80年代開始成為國內外材料科學界的研究開發重點。

㈤ 非晶態金屬的結構模型

大致可以分為二大類：①不連續的，如微晶模型和非晶集團模型，其微晶或非晶集團之間的界面結構，不同於微晶或非晶集團本身；②連續的，即連續隨機模型，其結構內部不存在任何邊界。而目前較為普遍採用的是屬於連續型的硬球隨機密堆模型（dense random packing of hard spheres 簡稱DRPHS）。這個模型最初是1959年由英國人伯納耳（J.D.Bernal）為液態物質提出的（見液態金屬結構）。非晶態金屬的結構與液態金屬的結構相當接近。實驗證實，非晶態金屬固體的 X射線衍射對分布函數（對稱分布函數）的形狀與液態的相似（圖1），
都有強的第一第二衍射峰，所不同的是非晶態固體的第二衍射峰存在劈裂現象，以及其無序程度不及液態金屬。同時，一些非晶態金屬的 X射線徑向分布函數（random distribution function）即 RDF（r）與硬球 硬球隨機密堆模型有幾種可能的拓撲結構（圖3），對於金屬-類金屬型非晶態金屬來講，其金屬原子間空隙被類金屬所填充，類金屬原子之間不存在最近鄰接觸（化學短程有序）。然而根據計算結果，所有這些空隙的大小都不足以容納類金屬原子。而類金屬原子的填入，多少要使原來基本的隨機密堆結構發生一些畸變。此外，由於非晶態金屬中各種原子之間存在的作用勢而導致不同成分的非晶態金屬中類金屬原子尺寸不同，從而導出了軟球隨機密堆 (dense random packingof soft spheres）即DRPSS的概念。至於金屬-金屬型非晶態金屬，雖然實驗結果表明其結構與上述的略有不同，然而，其基本結構單元仍然是隨機密堆模型的四面體。非晶態金屬結構的實驗研究，多採用X射線、電子或中子衍射方法。由衍射結果經數學處理而得到的徑向分布函數常被用來描述其原子周圍其他原子的統計分布情況，而對分布函數則進一步描述某原子周圍同類原子或異類原子的統計分布情況。近年來，穆斯堡爾譜、正電子湮滅、核磁共振以及擴展X射線吸收精細結構（extendedX-ray absorption fine structure）即 EXAFS等新技術已被用於非晶態金屬精細結構的研究。
非晶態金屬的結構受制備時冷卻速率、熔體金屬過冷度等多種因素影響。一般來講，冷卻速率愈高，從熔體「凍結」下來的非晶態金屬所包含的自由體積就愈多。非晶態金屬從熱力學上講是處在非平衡狀態，有向更穩定的低能態轉變的趨勢，發生結構弛豫和晶化。這種過程十分復雜，與成分、原子尺寸、電負性、結合能、位形熵以及材料制備工藝等因素有關。非晶態的結構低溫弛豫（即在不改變玻璃態的條件下發生的結構由高能態向低能態的轉變）是通過原子排布和化學組分的短程有序的改變來進行的。這種馳豫又可分成可逆的和不可逆的兩部分。隨著馳豫過程的發生，非晶態金屬的許多性質也產生變化。
非晶態金屬的晶化在高於晶化溫度下，非晶態金屬中的原子發生更大范圍的遷移而發生晶化。非晶態金屬的晶化過程可以是經過一個或幾個亞穩的非晶態或晶態的中間態而轉變成穩定晶態相，也可以連續地轉變為穩定晶態相。非晶態的晶化反應是一種晶體的形核和長大的過程。視合金成分的不同，它可分為多形型（poly-morphous）、初晶型（primary）和共晶型（eutectic）三類。多形型晶化不發生成分的改變，其開始晶化形成的晶體的成分和非晶態基體相同。初晶型晶化則是某一種成分的晶體首先在非晶態基體上形核長大，通過成分的擴散，然後形成第二種晶體。共晶型晶化則類同於一般金屬凝固中發生的共晶反應，也伴隨有合金元素的擴散。非晶態金屬成分不同，在非晶態基體中所形成的晶體相的自由能不同，則晶化的類型也不同。圖4表示了其中三種成分Fe-B合金的典型的晶化反應方式。成分Fe86B14的晶化是以α-Fe晶體的析出開始，屬於初晶型晶化方式；成分Fe80B20的晶化是以α-Fe+Fe3B共晶方式進行；而成分Fe75B25的晶化產物為Fe3B晶體，與母體成分相同，屬於多形型晶化反應。這三種成分的Fe-B合金晶化後最終都將轉變為自由能最低的α-Fe+Fe2B。一般來講，非晶態金屬的晶化會嚴重地損害非晶態金屬許多優異的性能，如磁性、韌性和抗腐蝕性等。另一方面，非晶態金屬有控制的部分或全部晶化卻又是一種有用的工藝手段，如非晶態金屬通過晶化，可以獲得微晶粉末；通過有控制的部分晶化，晶體的釘扎作用使 (Mo，Ru)80B20非晶合金的超導臨界電流密度大大提高。非晶態金屬

㈥ 非晶態合金的結構特點

原子在三維空間呈拓撲無序狀排列，不存在長程周期性，但在幾個原子間距的范圍內，原子的排列仍然有著一定的規律，因此可以認為非晶態合金的原子結構為「長程無序，短程有序」。通常定義非晶態合金的短程有序區小於1．5nm，即不超過4-5個原子間距，從而與納米晶或微晶相區別=短程有序可分為化學短程有序和拓撲短程有序兩類。 非晶態金屬至少含有兩個組元，除了不同類原子的尺度差別、穩定相結構和原子長程遷移率等因素以外，不同類原子之間的原子作用力在非晶態合金的形成過程中起著重要作用。化學短程有序的影響通常只局限於近鄰原子，因此一般用近鄰組分與平均值之差作為化學短程有序參數，對於二元A-B體系為[8]
up=1—ZAB/(ZcB)=1—ZBA/(ZcA)
其中ZAu和ZuA分別代表A(或B)原子近鄰的B(或A)原子配位數，Z是原子總配位數。cA和cu分別是A與B原子在合金中的平均濃度。當A和B兩種原子直徑明顯不同時，A原子的總本位數ZA與B原子的總配位數Zi3不再相同，ZA≠Ze，這時短程有序另一種定義[9]： 指圍繞某一原子的局域結構的短程有序。常用幾種不同的結構參數描述非晶態與合金的結構特徵，主要有原子分布函數、干涉函數、近鄰原子距離與配位數和質量密度。
8．1．1．2原子分布函數
設非晶態結構是各向同性的均勻結構，其平均原子密度Po為——定體積y中包含的原子數N：
Po=N/V
描述某一原子附近的密度變化可用徑向分布函數RDF(r)：
RDF(r)=4*3.14xr2p(r)
其中r是距某中心原子的距離，p(r)是距離r處的密度，由上式可知，RDF(r)dr代表以某個原子為中心，在半徑r處、厚度為dr的球殼內的原子數，從而RDF(r)=dN/dr表示原子數目(密度)隨距離增加的變化。
定義約化徑向分布函數G(r)為：
G(r)=4x3.14*r[p(r)—po]
幾種過渡金屬—類金屬非晶態合金的約化徑向分布函數如圖8-1所示，函數值隨著與中心原子的距離增大而呈有規律的起伏。此外，還定義雙體分布函數g(r)：
z(r)=p(r)/p。
當合金中包含幾種不同類原子時，引入偏徑向密度函數pii(r)、偏雙體分布函數gii(r)、偏約化徑向分布函數GO(r)等參數描述原子之間的結構關系。例如，pji(r)指與某個第i類踩子的距離為r處，單位體積中第j類原子的數目。上述各個原子分布函數中，原子密度p(r)和原子徑向分布函數RDF(r)有明確物理意義，G(r)的物理意義雖然不明確，但它同RDF(r)一樣能反映非晶態結構特徵，對體系作x射線衍射測量得到結構因數S(Q)，再作傅立葉變換即可獲得G(r)，因此它也常被用於表徵非晶態結構。
X射線衍射技術是研究非晶態結構的基本手段。測量非晶結構的干涉散射強度I(Q)和結構因數S(Q)後，經過適當的傅立葉變換就可以得到約化徑向分布函數G(r)。