多相合金為什麼會形成非晶結構

A. 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。

B. 為什麼多相合金更容易形成非晶結構

相組分（相組成物）與組織組分（組織組成物）的關系與區別孫彎坦?「相」實質上是晶體結構相同狀態.因此,相與組織的區別就是結鬧櫻構與組織的區別,結構描述的是原子尺度,而組織則指的是顯微尺度.相 —- 是指材料中結構相則桐同、化學成分及性能均一的組成部分,相與。

C. 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)。

D. 合金是非晶體嗎為什麼

大多數的合金有固定的熔點，是晶體~

但也有例外的：

美國Liquidmetal Technologies公司目前正在進入廣泛應用非晶體合金領域，非晶體合金是美國加利福尼亞理工學院早在1992年時發明的。取名為公司名稱Liquidmetal的這種合金比鈦金屬強度高出近2倍，它不會銹蝕。此外，Liquidmetal合金適合用澆鑄方法製造零件：在凝結固化時金屬不會收縮，因此鑄造的精度可以達到1微米。

Liquidmetal合金如此吸引人的特性是由其結構特點決定的，其結構不是像其它金屬和合金那樣的晶體，而是像玻璃和塑料那樣的非晶體。第一代非晶體合金早在20世紀50年代末就已問世，但是當時為了獲得非晶體結構必須非常迅速地冷卻液態合金，以便結晶來不及形成。因此，第一代非晶體合金獲得的是細條狀或塵粒狀，非晶體合金的主要缺點是它們的耐熱性能差——在加熱到熔點時再冷卻又會出現晶體結構。

Liquidmetal Technologies公司研製的Liquidmetal合金與第一代非晶體合金不同，其非晶體結構是在熔化後緩慢冷卻時形成。能做到這一點是由於利用了原子大小明顯不同的合金成分，這樣的合金成分很難結合成晶體。已知其成分中有銅、鈦、鎳、鋯和鈹。Liquidmetal合金的缺點仍是耐溫性能較差（會在400℃時軟化）。

高爾夫球棒已成為Liquidmetal合金的第一項實際應用，Liquidmetal合金的高彈性比用其它材料製成的球棒傳給球的能量更大。但是Liquidmetal Technologies公司現在希望擴大Liquidmetal合金的應用范圍，除了體育用品之外（很快將在高爾夫球棒基礎上增添棒球棒和滑雪板），Liquidmetal合金還可以用來製造輕盈堅固的手機外殼，由於這種合金的堅固性，它也可以製成不需要磨刃的外科手術刀——具有特別鋒利刀刃的解剖刀可以採用澆鑄方法製成。原則上Liquidmetal合金特別適用於航空領域，但是目前Liquidmetal合金由於耐溫性能不高未必能馬上在航空領域獲得應用。

E. 什麼是非晶材料如何制備

非晶材料也叫無定形或玻璃態材料, 這是一大類剛性固體,具有和晶態物質可相比較的高硬度和高粘滯系數。

但其組成的原子、分子的空間排列不呈現周期枝指性和平移對稱性，晶態的長程序受到破壞；只是由於原子間的相互關聯作用，使其在幾個原子直徑的小區域內具有短程序。由於至今尚無任何有效的實驗方法可以准確測定非晶態材料的原子結構，上述定義都是相對而言的。

制備非晶態材料的方法很多，最常見的是熔體急冷和從氣相淀積。近年來又發展了離子轟擊、強激光輻射和高溫爆聚等新技術，並已能大規模連續生產。一些具有足夠粘度的液體，經快速冷卻即可獲得其玻璃態櫻段。1960年P.杜韋斯等人利用很高的冷卻速猛頌配率，將傳統的玻璃工藝發展到金屬和合金，製成對應的非晶態材料，稱之為金屬玻璃或玻璃態金屬。

F. 非晶態金屬的合金成分

形成非晶態的合金，大致可以分為兩大類：一種是過渡族金屬-類金屬系，其類金屬的組分約佔15～25at%；另一種金屬-金屬系，其溶質金屬的組分一般約佔25～50at%。然而，有些超出這個成分范圍的合金在急冷下也能形成非晶態的結構。根據計算機模擬結果，甚至純金屬也可用原子沉積法或在大於 1012K/s冷卻速率下用熔體急冷法得到非晶態金屬。金屬合金形成非晶態的難易程度常稱之為玻璃形成傾向。它視合金的成分不同，差異很大。從臨界冷卻速率理論考慮，合金的約化玻璃轉變溫度Trg(即玻璃轉變溫度Tg與合金熔化溫度Tm之比Tg/Tm）越大，抑制結晶成核長大而形成非晶態所要求的臨界冷卻速率就越小，也就越容易形成非晶態。絕大多數非晶態合金的Trg都在0.4～0.6范圍內，而實際得到的非晶態合金一般也都是在深共晶成分附近或熔點相對較低的合金成分上。從原子尺寸考慮，非晶態合金中兩種組元原子半徑（r1和r2）之比需滿足r1/r2<0.88，或r1/r2>1.12的條件。從金屬電子論角度出發，把非晶態金屬當作近自由電子固體來處理，滿足2kF=qp(kF為費密波矢之模，qp為結構因子第一峰的倒易距離）條件的合金成分，所形成的非晶態相比較穩定。

G. 目前的研究高熵合金與非晶態合金有何聯系

高熵合帆搭金（HEAs）和非晶態合金（也稱為金屬玻璃或非晶金屬）在某些方面具有相似之處，但它們之間也存在明顯的差異。這兩種類型的合金都在材料科學領域受到廣泛關注，因為它們展示出與傳統金屬材料不同的性能和特點。
相似之處：
1. 組成復雜性：高熵合金和非晶態合金都是由多種元素組成的復雜合金。在高熵合金中，五個或更多的主要元素以接近等原子比例混合。非晶態合金則是由多種元素組成，但它們通常包含一種或幾種主要元素，其他元素以較低的濃度存在。
2. 非晶態結構：在某些情況下，高熵合金和非晶態合金都可能呈現非晶態結構。對於非晶態合金，其特點是具有無序的原子排列，沒有長程的晶格結構。在某些高熵合金中，也可能出現類似的非晶態結構。
差異：
1. 結構：盡管高熵合金和非晶態合金在某些情況下都可能呈現非晶態結構，但它們之間在結構上存在顯著差異。高熵合金通常以固溶體形式存在，具有單一或多相的晶格結構。非晶態合金則表現為無序的原子排列，沒有明確的晶格結構。
2. 制備方法：高熵合金和非晶態合金的制備方法有所不同。高熵合金主要通過熔煉、機械合金化、燒結等方法制備。非晶態合金通常採用快速淬火技術，如濺射、電子束熔化和單輥熔融旋鑄等。
3. 性能差異：高熵合金和非晶態合金在性能上有明顯的差異。高熵合金通常具有良好態遲拿的力學性能、耐腐蝕性和熱穩定性。非晶態合金則表現出高強度、高硬度、良好的耐磨旦如性和耐腐蝕性，但韌性較低。

H. 非晶體詳細資料大全

非晶體是指結構無序或者近程有序而長程無序的物質，組成物質的分子（或原子、離子）不呈空間有規則周期性排列的固體，它沒有一定規則的外形。它的物理性質在各個方向上是相同的，叫「各向同性」。它沒有固定的熔點，所以有人把非晶體叫做「過冷液體」或「流動性很小的液體」。玻璃體是典型的非晶體，所以非晶態又稱為玻璃態。重要的玻璃體物質有：氧化物玻璃、金屬玻璃、非晶半導體和高分子化合物。

非晶體沒有固定的熔點，隨著溫度升高，物質首先變軟，然後由稠逐漸變稀，成為流體，具有一定的熔點是一切晶體的巨觀特性，也是晶體和非晶體的主要區別。

基本介紹

• 中文名 ：非晶體
• 外文名 ：Amorphous solid
• 典型物質 ：玻璃、石蠟、松香、瀝青、塑膠

基本性質,形成條件,熱力學條件,結晶化學條件,動力學條件,相互區別,本質區別,物理性質,微觀結構,X射線衍射實驗,非晶體熔化,

基本性質

非晶體又稱無定形體內部原子或分子的排列呈現雜亂無章的分布狀態的固體稱為非晶體。 如玻璃、瀝青、松香、塑膠、石蠟、橡膠等。非晶態固體包括非晶態電介質、非晶態半導體、非晶態金屬。它們有特殊的物理、化學性質。例如金屬玻璃（非晶態金屬）比一般（晶態）金屬的強度高、彈性好、硬度和韌性高、抗腐蝕性好、導磁性強、電阻率高等。這使非晶態固體有多方面的套用。它是一個鉛遲正在發展中的新的研究領域，得到迅速的發展。 晶體與非晶體之間在一定條件下可以相互轉化。例如，把石英晶體熔化並迅速冷卻，可以得到石英玻璃。將非晶半導體物質在一定溫度下熱處理，可以得到相兆陵應的晶體。可以說，晶態和非晶態是物質在不同條件下存在的兩種不同的固體狀態，晶態是熱力學穩定態。

形成條件

熱力學條件

熔融體是物質在熔化溫度以上的一種高能量狀態，隨著溫度的下降，根據熔體釋放能量的大小不同，可以有三種冷卻過程。 1、結晶化。熔體中的質點進行有序排列，釋放出結晶潛熱，系統在凝固過程中始終處於熱力學平衡的能量最低狀態。 2、玻璃化。質點的重新排列不能達到有序化程度，固態結構仍具有熔體遠程無序的結構特點，系統在凝固過程中，始終處於熱力學介穩狀態。 3、分相。熔體在冷卻過程中中，不再保持結構的統計均勻性，質點的遷移使系統發生組分偏聚，從而形成互補混溶並且組成不同的兩個玻璃相，分相使系統的能量有所下降，但仍處於介穩態。 從熱力學觀點分析，非晶態物質總是有降低內能，向晶態轉化的趨勢。在一定條件下，通過析晶或分相放出能量，使系統處於低能量、更加穩定的狀態。

結晶化學條件

形成玻璃要避免析晶，過冷度大，冷卻速度快，防止成核並變大。 1、鍵參數。 主要從結晶化學角度，根據原子參數或鍵參數的大小來說明物質形成非晶態的能力。 對於氧化物玻璃 ，一般認為是一種無規網路結構，從陽離子在構成這一無規網路結構中可能起的作用，把它們分成了三類 ： 第一類本身可以構成玻璃結構，稱為玻璃網狀形成體。 如 B 、Si、Ge、P、Al； 第二類屬於起調整作用的，稱為網路調整體，如Pb； 第三類的作用在前兩類之間。 這一 分類與場強z/a ² （其中z為陽離子電荷，a 為正負離子間距 ) 、 單鍵強度 、 負電性之間的關系如下圖： 鍵參數與非晶態形成能力 定性地說 ，z/a ² 、單鍵強度、 負電性越大，形成玻璃能力越強。 這一規律雖然主要是從氧化物玻璃形成的經 驗中總結出來的，但是對指導目前金屬非晶態制備，也是有意義的。事實上，目前相 當多的非晶態合金材料在摻入了如 Si、 P 之類元素之後更易於形成非晶態。 2、鍵型。化學鍵的特性是決定物質結構的主要因素，也是影響非晶態結構能否形成的主要因素。一般而言，具有極性共價鍵和半金屬共價鍵的元素才能形成非晶態。 一般正負離子的電負性差值約在1.5~2.5之間，其中正離子有極強的極化力。單鍵強度>335kJ.mol-1的化合物，在能量上有利於形成底族激戚配位數的原子團結構如[SiO ₄ ]、[BO ₃ ]，這些原子團連線成鏈狀、層狀、或架狀，熔融時黏度很大，冷卻時分子團聚集成無規則網路，傾向於形成非晶態結構。

動力學條件

從結晶動力學理論出發的討論，把非晶態的形成過程看成是成核率很小，或晶核長速度很小的過程，也就是 直接把晶體 長的成核、生長理論套用於非晶態的形成。

相互區別

本質區別

晶體有自范性，非晶體無自范性。

物理性質

晶體是內部質點在三維空間成周期性重復排列的固體，具有長程有序，並成周期性重復排列。 非晶體是內部質點在三維空間不成周期性重復排列的固體，具有近程有序，但不具有長程有序。外形為無規則形狀的固體。 晶體有各向異性，非晶體多數是各向同性。晶體有固定的熔點，非晶體無固定的熔點，它的熔化過程中溫度隨加熱不斷升高。

微觀結構

晶體和非晶體所以含有不同的物理性質，主要是由於它的微觀結構不同。 組成晶體的微粒——原子是對稱排列的，形成很規則的幾何空間點陣；空間點陣排列成不同的形狀，就在巨觀上呈現為晶體不同的獨特幾何形狀；組成點陣的各個原子之間，都相互作用著，它們的作用主要是靜電力；對每一個原子來說，其他原子對它作用的總效果，使它們都處在勢能最低的狀態，因此很穩定，巨觀上就表現為形狀固定，且不易改變；晶體內部原子有規則的排列，引起了晶體各向不同的物理性質；如果外力沿平行晶面的方向作用，則晶體就很容易滑動（變形），這種變形還不易恢復，稱為晶體的范性；從這里可以看出沿晶面的方向，其彈性限度小，只要稍加力，就超出了其彈性限度，使其不能復原，而沿其他方向則彈性限度很大，能承受較大的壓力、拉力而仍滿足虎克定律；當晶體吸收熱量時，由於不同方向原子排列疏密不同，間距不同，吸收的熱量多少也不同，於是表現為有不同的傳熱系數和膨脹系數。 而非晶體一般沒有這結構。 非晶體—玻璃態二氧化矽(SiO2)的結構圖

X射線衍射實驗

當單一波長的X射線通過非晶體時，不會在記錄儀上看到分立的斑點或明銳的譜線，而同一條件下攝取的晶體圖譜中能看到分立的斑點或明銳的譜線。 A為晶體 B為非晶體

非晶體熔化

當晶體從外界吸收熱量時，其內部分子、原子的平均動能增大，溫度也開始升高，但並不破壞其空間點陣，仍保持有規則排列。繼續吸熱達到一定的溫度——熔點時，其分子、原子運動的劇烈程度可以破壞其有規則的排列，空間點陣也開始解體，於是晶體開始變成液體。 在晶體從固體向液體的轉化過程中，吸收的熱量用來一部分一部分地破壞晶體的空間點陣，所以固液混合物的溫度並不升高。當晶體完全熔化後，隨著從外界吸收熱量，溫度又開始升高。而非晶體由於分子、原子的排列不規則，吸收熱量後不需要破壞其空間點陣，只用來提高平均動能，所以當從外界吸收熱量時，便由硬變軟，最後變成液體。

I. 溫度對合金非晶形成能力的影響

非晶形成能力是與合金熔點和玻璃化溫度有關的，用他們的差值來衡量其非晶形成能力，兩者差值越大，其形成非晶的能力也就越強。此外在成型過程中如果合金溫度過高，銅輥的降溫速度又有限，那麼可能合金來不及冷卻，噴出來的就可能是液態合金，但如果溫度過低，其流動性不夠，可能導致噴嘴堵塞，所以控制合金溫度是很重要的。
你說帶材式樣組織的話，應該說是形貌吧，因為非晶沒有晶格，其組織是各向同性的非晶相結構，用金像顯微鏡或者電鏡是看不出什麼東西的，一般是用XRD和DSC來進行研究，其形貌用肉眼看的話有水紋狀的圖案，用光鏡看有蝌蚪狀的圖案沿銅輥旋轉方向排布。
想要資料我發本這方面的書給你。