【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、Fe2B等。；類金屬的含量為10%30%,恰好在低共晶點(diǎn)組分附近。2類合金系是以LTMETM為基的體系，其中ETM和LTM分別代表前、后過(guò)渡族金屬，LTM包括Fe、Co、Ni、Pd和Cu等，ETM包括Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等。LTM的含量一般在20％40％，如Zr70(Ni、Fe、Co、Pd、Rh)Nb60Rh40等，該體系可以在非常寬的低共晶組分范圍內(nèi)形成非晶，這類非晶合金發(fā)現(xiàn)得比較晚，1977年才首次發(fā)現(xiàn)屬于這一類的合金,以后又逐步發(fā)現(xiàn)了在Ca或Sr中加入AI、Zn等組成的非晶合金[2,3]。第3類為以A族金屬元素(Mg、Ca、Sr)為基體，B族金屬元素(Al、Zn、Ga)為溶質(zhì)的塊狀非晶合金的研究進(jìn)展少冷卻過(guò)程中的非均勻形核, 因而各種制備方法都有以下兩個(gè)共同持征：(1)對(duì)合金母材反復(fù)熔煉, 以提高熔體的純度, 消除非均勻形核點(diǎn)。(2)采用高純惰性氣體保護(hù)，盡量減少氧含量。目前，大塊非晶態(tài)合金的制備方法主要有以下幾類：(l)懸浮熔煉： 將試樣置于特定的線圈中，線圈中的電磁場(chǎng)使試樣產(chǎn)生與外界相反的感生電動(dòng)勢(shì)，該感生電動(dòng)勢(shì)與外磁場(chǎng)間的斥力與重力相抵消，從而使試樣懸浮在線圈中。同時(shí), 試樣中的渦流使自身加熱熔化。再向試樣吹人惰性氣體，使其冷卻、凝固；或利用通電極板間的靜電場(chǎng)使試樣懸浮，用激光加熱熔化，當(dāng)激光停止照射時(shí)，試樣于原位冷卻。試樣溫度可用非接觸法測(cè)量。懸浮熔煉的優(yōu)點(diǎn)是試樣沒(méi)有在容器中熔煉，避免了容器壁引起的非均質(zhì)形核，可減小臨界冷卻速度。其缺點(diǎn)是，試驗(yàn)的懸浮與加熱是同時(shí)通過(guò)試樣中的渦流實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)試樣冷卻時(shí)也必須處于懸浮狀態(tài)，即試樣在冷卻時(shí)還必須克服懸浮渦流帶來(lái)的熱量，所以冷卻速度不可能很快, 增加了制備難度，制備的塊狀非晶合金尺寸較小。(2)深過(guò)冷液淬法：此方法是將試樣用低熔點(diǎn)氧化物(如B2O3)包裹起來(lái)，在石英管中感應(yīng)加熱熔化，最后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。低熔點(diǎn)氧化物的作用一是用來(lái)吸取合金冶煉中的雜質(zhì)顆粒，避免這些顆粒成為形核的核心，二是將合金熔液與容器壁隔離開(kāi)來(lái)。由于包裹物始點(diǎn)低于熔體熔點(diǎn)，因而可避免合金母材與容器壁直接接觸，最大限度地避免了非均質(zhì)形核。(3)高壓模鑄法：該方法是將母合金放人套筒內(nèi)，在高頻感應(yīng)線圈中熔化，再用高 壓快速將合金液壓人銅模內(nèi)，銅模外通水使試樣快速冷卻。由于該方法的冷卻速率很大，可以獲得較大體積的非晶態(tài)合金。此外還有定向凝固、射流成形、壓實(shí)成型等多種大塊非晶合金制備工藝。國(guó)內(nèi)關(guān)于大塊非晶合金的研究開(kāi)展不多，主要采用落管、氧化物包裹、磁懸浮、射流成形及水淬 等技術(shù)制備大塊非晶合金。國(guó)內(nèi)制備的大塊非晶合金的最大直徑為90mm。由于目前制備的非晶合金的尺寸較小，影響了非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料的使用范圍。塊狀非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)非晶合金的原子在三維空間呈拓?fù)錈o(wú)序狀排列，不存在長(zhǎng)程周期性，但在幾個(gè)原子間距的范圍內(nèi)，原子的排列仍然有著一定的規(guī)律，因此可以認(rèn)為非晶態(tài)合金的原子結(jié)構(gòu)為“長(zhǎng)程無(wú)序，短程有”。，即不超過(guò)45個(gè)原子間距，從而與納米晶或微晶相區(qū)別，短程有序可分為化學(xué)短程有序和拓?fù)涠坛逃行騼深悺２牧辖Y(jié)構(gòu)與性能報(bào)告(1)非晶態(tài)金屬至少含有兩個(gè)組元，除了不同類原子的尺度差別、穩(wěn)定相結(jié)構(gòu)和原子長(zhǎng)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(tài)合金的形成過(guò)程中起著重要作用?；瘜W(xué)短程有序的影響通常只局限于近鄰原子，因此一般用近鄰組分與平均值之差作為化學(xué)短程有序參數(shù)，對(duì)于二元AB體系為：up=1ZAB/(ZcB)=1ZBA/(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(shù)，Z是原子總配位數(shù)。cA和cu分別是A與B原子在合金中的平均濃度。當(dāng)A和B兩種原子直徑明顯不同時(shí)，A原子的總本位數(shù)ZA與B原子的總配位數(shù)Zi3不再相同，ZA≠Ze，這時(shí)短程有序另一種定義。指圍繞某一原子的局域結(jié)構(gòu)的短程有序。常用幾種不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)描述非晶態(tài)與合金的結(jié)構(gòu)特征，主要有原子分布函數(shù)、干涉函數(shù)、近鄰原子距離與配位數(shù)和質(zhì)量密度。原子分布函數(shù)，設(shè)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是各向同性的均勻結(jié)構(gòu)，其平均原子密度Po為定體積y中包含的原子數(shù)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(shù)RDF(r):RDF(r)=4*(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(gè)原子為中心，在半徑r處、厚度為dr的球殼內(nèi)的原子數(shù)，從而RDF(r)=dN/dr表示原子數(shù)目(密度)隨距離增加的變化。定義約化徑向分布函數(shù)G(r)為:G(r)=*r[p(r)po] 幾種過(guò)渡金屬類金屬非晶態(tài)合金的約化徑向分布函數(shù)如圖81所示，函數(shù)值隨著與中心原子的距離增大而呈有規(guī)律的起伏。此外，還定義雙體分布函數(shù)g(r): z(r)=p(r)/p。當(dāng)合金中包含幾種不同類原子時(shí)，引入偏徑向密度函數(shù)pii(r)、偏雙體分布函數(shù)gii(r)、偏約化徑向分布函數(shù)GO(r)等參數(shù)描述原子之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。例如，pji(r)指與某個(gè)第i類踩子的距離為r處，單位體積中第j類原子的數(shù)目。上述各個(gè)原子分布函數(shù)中，原子密度p(r)和原子徑向分布函數(shù)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(tài)結(jié)構(gòu)特征，對(duì)體系作x射線衍射測(cè)量得到結(jié)構(gòu)因數(shù)S(Q)，塊狀非晶合金的研究進(jìn)展外殼等商業(yè)產(chǎn)品由于大塊非晶中不存在晶體中的滑移位錯(cuò)，在較低溫度下具有很好的粘滯流動(dòng)性，可以較好地發(fā)生超塑應(yīng)變利用這個(gè)特性，可以把大塊非晶合金進(jìn)行各種塑性加工，制成所需的各種形狀由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和較好的熱穩(wěn)定性，大塊非晶合金在軍事方面也得到了應(yīng)用，可以用來(lái)制造反坦克的動(dòng)能穿甲彈。Zr基大塊非晶合金具有很高的彈性實(shí)驗(yàn)表明,用其做成的小球與同樣大小的鋼球在量筒中從相同高度(15m左右)自由落下后做彈性來(lái)回運(yùn)動(dòng)，前者比后者的彈動(dòng)時(shí)間足足長(zhǎng)了大塊非晶合金具有很高的強(qiáng)度和強(qiáng)度密度比，以及很好的彈性能，因而具有很好的應(yīng)用潛力。基大塊非晶合金由于抗拉強(qiáng)度高、延展性好、彈性能高、沖擊斷裂性能高和抗腐蝕性高，且具有非常好的能量傳遞性能，已被用來(lái)制作高爾夫球桿和其擊球部位(球頭)，使用該材料做成的高爾夫球頭能夠?qū)?9％的能量傳遞到球上。在化學(xué)方面，由于大塊非晶具有抗腐蝕、儲(chǔ)存能量(吸氫和析氫)和高催化特性，將有可能在海洋業(yè)和能源方面得到應(yīng)用。塊體非晶合金在結(jié)構(gòu)上是原子長(zhǎng)程無(wú)序而近程有序排列的亞穩(wěn)材料，每個(gè)短程有序的原子團(tuán)可以視為一個(gè)高活性點(diǎn)，而這種高活性、高耐蝕性材料是最理想的電極催化材料。如果使用這種材料制作電極, 其催化活性將提高以上，可大大提高制堿工業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，由此所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是十分巨大的。由于新型基非晶合金具有低飽和磁致伸縮，使得它們的軟磁性能可與傳統(tǒng)的FeSiB非晶合金相比擬，甚至更優(yōu)。日本研制的Fe基大塊非晶合金軟磁材料的磁導(dǎo)率，比硅鋼片材料及傳統(tǒng)晶體結(jié)構(gòu)的磁性材料15倍，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)制備出了直徑達(dá)到以上的低磁能損耗的大塊基軟磁產(chǎn)