非晶态金属
发布时间:2022-03-02 16:52:25 点击次数:71 文章作者:
——在原子尺度上结构无序的一种金属材料。大部分金属材料具有很高的有序结构,原子呈现周期性排列(晶体),表现为平移对称性,或者是旋转对称,镜面对称,角对称(准晶体)等。而与此相反,非晶态金属不具有任何的长程有序结构,但具有短程有序和中程有序(中程有序正在研究中)。金属及合金极易结晶,传统的金属材料都以晶态形式出现。但如将某些金属熔体,以极快的速率急剧冷却,例如每秒钟冷却温度大于100万度,则可得到一种崭新的材料。由于冷却极快,高温下液态时原子的无序状态,被迅速“冻结”而形成无定形的固体,这称为非晶态金属;因其内部结构与玻璃相似,故又称金属玻璃。制备非晶态金属的方法包括:物理气相沉积,固相烧结法,离子辐射法,甩带法和机械法。能形成非晶态的合金有两大类;一类是金属之间的合金,典型的有Cu60Zr40、La76Au24、U70Cr30等;另一类是金属与某些非金属(最有效的是B、P、Si)组成的合金,例如Fe80B20、Fe40Ni40P14O6和Fe5Co70Si15B10等。后一类合金最容易成为非晶态。除熔体急冷法外,目前制备非晶态合金的实验技术和工业方法有气相沉积法、激光表层熔化法、离子注入法等,较快速、经济是化学沉积法和电沉积法。化学沉积法是利用还原剂使溶液中金属离子有选择地在活化表面上还原析出。用这种方法得到的第一个非晶态合金,是Ni-P合金,这一过程称化学镀镍,作为金属的耐磨耐蚀镀层,现已被广泛应用。非晶态金属的突出特点是强度和韧性兼具,即强度高而韧性好,一般的金属这两者是相互矛盾的,即强度高而韧性低,或与此相反。其耐磨性也明显地高于钢铁材料。它第二个特点是其优异的耐蚀性,运优于典型的不锈钢,这可能是因为其表面易形成薄而致密的钝化膜;同时其结构均匀,没有金属晶体中经常存在的晶粒、晶界和缺陷和不易产生引起电化学腐蚀的阴、阳两极。第三个特点是非晶态金属优良的磁学性能;低损耗、高磁导,成为引人注目的新型材料。非晶态的铁芯和硅钢芯的空载损耗可降低60-80%,被誉为节能的“绿色材料”。此外,非晶态金属有明显的催化性能;它还可作为储氢材料。