功能材料(非晶態(tài)合金)(編輯修改稿)
2024-09-11 20:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 46 二 元 系 形 成 非 晶 態(tài) 合 金 的 鍵 參 數(shù) 判 別 曲 線 非晶態(tài)合金的制備方法 要獲得非晶態(tài) ， 最根本的條件是要有足夠快的冷卻速度 。 為了達(dá)到一定的冷卻速度 ，已經(jīng)發(fā)展了許多技術(shù) ， 不同的技術(shù) ， 其非晶態(tài)形成過程又有較大區(qū)別 。 制備非晶態(tài)材料的方法可歸納為三大類： (1)由氣相直接凝聚成非晶態(tài)固體 ， 如真空蒸發(fā) 、 濺射 、 化學(xué)氣相沉積等 。 利用這種方法 ， 非晶態(tài)材料的生長速率相當(dāng)?shù)?， 一般只用來制備薄膜； (2)由液態(tài)快速淬火獲得非晶態(tài)固體 ， 是目前應(yīng)用最廣泛的非晶態(tài)合金的制備方法； (3)由結(jié)晶材料通過輻照 、 離子注入 、 沖擊波等方法制得非晶態(tài)材料；用激光或電子束輻照金屬表面 ， 可使表面局部熔化 ， 再以4 104～ 5 106K／ s的速度冷卻 ， 可在金屬表面產(chǎn)生 400μm厚的非晶層 。 離子注入技術(shù)在材料改性及半導(dǎo)體工藝中應(yīng)用很普通 。 表 42列出了各種制備方法所得的非晶態(tài)材料的形狀及應(yīng)用實(shí)例 。 表 42 非晶態(tài)材料制備方法 1． 真空蒸發(fā)法 用真空蒸發(fā)法制備元素或合金的非晶態(tài)薄膜已有很長的歷史了 。 在真空中 (~ 104Pa)將材料加熱蒸發(fā) ， 所產(chǎn)生的蒸氣沉積在冷卻的基板襯底上形成非晶態(tài)薄膜 。 其中襯底可選用玻璃 、 金屬 、 石英等 ， 并根據(jù)材料的不同 ， 選擇不同的冷卻溫度 。 如對于制備非晶態(tài)半導(dǎo)體 (Si， Ge)， 襯底一般保持在室溫或高于室溫的溫度；對于過渡金屬 Fe， Co， Ni等 ， 襯底則要保持在液氦溫度 。制備合金膜時 ， 采用各組元同時蒸發(fā)的方法 。 真空蒸發(fā)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單方便 ， 尤其適合制備非晶態(tài)純金屬或半導(dǎo)體 。 缺點(diǎn)是合金品種受到限制 ， 成分難以控制 ， 而且蒸發(fā)過程中不可避免地夾帶雜質(zhì) ， 使薄膜的質(zhì)量受到影響 。 2． 濺射法 濺射法是在真空中 ， 通過在電場中加速的氬離子轟擊陰極 (合金材料制成 )， 使被激發(fā)的物質(zhì)脫離母材而沉積在用液氮冷卻的基板表面上形成非晶態(tài)薄膜 。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是制得的薄膜較蒸發(fā)膜致密 ， 與基板的粘附性也較好 。 缺點(diǎn)是由于真空度較低(~)， 因此容易混入氣體雜質(zhì) ， 而且基體溫度在濺射過程中可能升高 ， 適于制備晶化溫度較高的非晶態(tài)材料 。 濺射法在非晶態(tài)半導(dǎo)體 、 非晶態(tài)磁性材料的制備中應(yīng)用較多 ， 近年發(fā)展的等離子濺射及磁控濺射 ，沉積速率大大提高 ， 可制備厚膜 。 3． 化學(xué)氣相沉積法 (CVD) 目前 ， 這種方法較多用于制備非晶態(tài) Si， Ge，Si3N4， SiC， SiB等薄膜 ， 適用于晶化溫度較高的材料 ， 不適于制備非晶態(tài)金屬 。 4． 液體急冷法 將液體金屬或合金急冷獲得非晶態(tài)的方法統(tǒng)稱為液體急冷法 。 可用來制備非晶態(tài)合金的薄片 、 薄帶 、細(xì)絲或粉末 ， 適于大批量生產(chǎn) ， 是目前實(shí)用的非晶態(tài)合金制備方法 。 用液體急冷法制備非晶態(tài)薄片 ， 目前只處于研究階段 ，根據(jù)所使用的設(shè)備不同分為噴槍法 、 活塞法和拋射法 。 圖 47 液體急冷法制備非晶態(tài)合金薄片 在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的是用液體急冷法制非晶態(tài)帶材 。 主要方法有離心法 、 單輥法 、 雙輥法 ，見圖 48。 這種方法的主要過程是：將材料 (純金屬或合金 )用電爐或高頻爐熔化 ， 用惰性氣體加壓使熔料從坩鍋的噴嘴中噴到旋轉(zhuǎn)的冷卻體上 ， 在接觸表面凝固成非晶態(tài)薄帶 。 圖 48 液體淬火法制備非晶態(tài)合金薄片 三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn) ， 離心法和單輥法中 ， 液體和旋轉(zhuǎn)體都是單面接觸冷卻 ， 尺寸精度和表面光潔度不理想；雙輥法是兩面接觸 ， 尺寸精度好 ， 但調(diào)節(jié)比較困難 ， 只能制做寬度在 10mm以下的薄帶 。 目前較實(shí)用的是單輥法 ， 產(chǎn)品寬度在 100mm以上 ， 長度可達(dá) 100m以上 。 圖 49是非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖 。 圖 49 非晶態(tài)合金生產(chǎn)線示意圖 另外 ， 非晶態(tài)合金的制備方法還有以下幾種： 氣體霧化法： 是大規(guī)模生產(chǎn)非晶粉末的方法 。 通過高速氣體流沖擊金屬液流使其分散為微細(xì)液滴 ， 從而實(shí)現(xiàn)快速凝固 。 化學(xué)法： 將金屬鹽水溶液和硼氫化鉀溶液混合 ， 發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng) ， 可以制備 FeB、FeNiB等超細(xì)非晶合金微粒 。 固態(tài)反應(yīng)法： 包括離子注入法 、
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1