基本介紹
- 中文名：非晶態金屬
- 外文名：amorphous alloy
- 別稱：又稱金屬玻璃
簡介,發展歷史,套用,
簡介
非晶態金屬是指在原子尺度上結構無序的一種金屬材料。大部分金屬材料具有很高的有序結構，原子呈現周期性排列（晶體），表現為平移對稱性，或者是旋轉對稱，鏡面對稱，角對稱（準晶體）等。而與此相反，非晶態金屬不具有任何的長程有序結構，但具有短程有序和中程有序（中程有序正在研究中）。一般地，具有這種無序結構的非晶態金屬可以從其液體狀態直接冷卻得到，故又稱為“玻璃態”。所以，非晶態金屬又稱為“金屬玻璃”（Glassy metal、Metallic Glass）、“玻璃態金屬”、“液態金屬”（Liquid metal）或大塊金屬玻璃（Bulk Metallic Glass，BMG）是一種具有較低冷卻速度極限的非晶態金屬，所以該種金屬合金可以製備出尺度超過1毫米的金屬片或金屬圓柱。製備非晶態金屬的方法包括：物理氣相沉積、固相燒結法、離子輻射法、甩帶法（連續鑄造法其中一種）和機械法。
由於鐵基非晶態金屬不具長程有序結構，其磁化及消磁均較一般磁性材料容易。因此，以鐵基非晶合金作為磁芯的非晶合金變壓器，鐵損(即空載損耗)要比一般採用矽鋼作為鐵芯的傳統變壓器低70-80%，對電網節能降耗有積極作用。。
發展歷史
1960年，W. Klement (Jr.), Willens 和Duwez首次製備觀察到了世界上第一塊金屬玻璃材料—— (Au75Si25)合金。早期發現具有玻璃形成能力的合金均是在急速冷卻下製備（降溫速率在1百萬開爾文每秒, 10K/s），阻礙結晶過程。 為了達到冷卻速率閾值，這類材料的形貌在某個維度上要足夠小，典型的如帶狀、箔狀、線狀等，其厚度要小於100微米。
1976年， H. Liebermann 和 C. Graham 發展一類新型非晶金屬製備方法，通過單輥甩帶機實現驟冷實驗中採用的合金由鐵、鎳、磷和硼構成。在1980年代初投入商業套用，是低損耗輸電變壓器的核心構件（非晶合金變壓器）
80年代初，通過熱冷循環處理後的表面刻蝕，Pd55Pb22.5Sb22.5合金形成的玻璃態塊材直徑達到5毫米。
1988年，發現鑭系、鋁系和銅系合金有著較高的玻璃形成能力。
90年代，新型合金的玻璃態臨界降溫速率降至1K/s。這一降溫速率在普通的模具澆鑄法中即可實現。 這些塊狀的非晶合金鑄件厚度可達數厘米（最大厚度與合金種類相關）。
玻璃形成能力最強的合金來自鋯系和鈀系。鐵系、鈦系、銅系、鎂系等合金的也具備玻璃形成能力。 許多非晶合金的形成藉助了一類的“混合效應”。
