【文章內(nèi)容簡介】 、Fe2B等。；類金屬的含量為10%30%,恰好在低共晶點組分附近。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展少冷卻過程中的非均勻形核, 因而各種制備方法都有以下兩個共同持征：(1)對合金母材反復(fù)熔煉, 以提高熔體的純度, 消除非均勻形核點。(2)采用高純惰性氣體保護，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，線圈中的電磁場使試樣產(chǎn)生與外界相反的感生電動勢，該感生電動勢與外磁場間的斥力與重力相抵消，從而使試樣懸浮在線圈中。同時, 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使試樣懸浮，用激光加熱熔化，當激光停止照射時，試樣于原位冷卻。試樣溫度可用非接觸法測量。懸浮熔煉的優(yōu)點是試樣沒有在容器中熔煉，避免了容器壁引起的非均質(zhì)形核，可減小臨界冷卻速度。其缺點是，試驗的懸浮與加熱是同時通過試樣中的渦流實現(xiàn)的，當試樣冷卻時也必須處于懸浮狀態(tài)，即試樣在冷卻時還必須克服懸浮渦流帶來的熱量，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)深過冷液淬法：此方法是將試樣用低熔點氧化物(如B2O3)包裹起來，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。低熔點氧化物的作用一是用來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來。由于包裹物始點低于熔體熔點，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、壓實成型等多種大塊非晶合金制備工藝。國內(nèi)關(guān)于大塊非晶合金的研究開展不多，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(nèi)，原子的排列仍然有著一定的規(guī)律，因此可以認為非晶態(tài)合金的原子結(jié)構(gòu)為“長程無序，短程有”。，即不超過45個原子間距，從而與納米晶或微晶相區(qū)別，短程有序可分為化學(xué)短程有序和拓撲短程有序兩類。材料結(jié)構(gòu)與性能報告(1)非晶態(tài)金屬至少含有兩個組元，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A和B兩種原子直徑明顯不同時，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。當合金中包含幾種不同類原子時，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，對體系作x射線衍射測量得到結(jié)構(gòu)因數(shù)S(Q)，塊狀非晶合金的研究進展外殼等商業(yè)產(chǎn)品由于大塊非晶中不存在晶體中的滑移位錯，在較低溫度下具有很好的粘滯流動性，可以較好地發(fā)生超塑應(yīng)變利用這個特性，可以把大塊非晶合金進行各種塑性加工，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，可以用來制造反坦克的動能穿甲彈。Zr基大塊非晶合金具有很高的彈性實驗表明,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回運動，前者比后者的彈動時間足足長了大塊非晶合金具有很高的強度和強度密度比，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)上是原子長程無序而近程有序排列的亞穩(wěn)材料，每個短程有序的原子團可以視為一個高活性點，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，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室也已經(jīng)制備出了直徑達到以上的低磁能損耗的大塊基軟磁產(chǎn)