第六章-非晶態(tài)材料的制備

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1、Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title stylea,非晶態(tài)材料的制備,第六章,一、引言,客觀世界是非線性、非平衡的復雜世界。,自古希臘：人們向往世界的,穩(wěn)定性、規(guī)則性、和諧性、,有序性,、因果性、本質簡單性、周期性、對稱性,現(xiàn)在：人們越來越認識到：我們所處的大千世界是以不穩(wěn)定動力系統(tǒng)為特征的，充滿了：非平衡、非線性、非穩(wěn)定、非均勻、非可逆、,非晶態(tài),、非連續(xù)、非周期、非對稱,2,混沌與有序之間的辯證關系,錢學森

2、,每一層次的混沌是緊接著上一層次有序的基礎；,沒有混沌，就死水一潭,。不會產(chǎn)生結構的有序化，也就沒有生命。,3,1960,年，美國加州理工學院杜威教授,采用急冷法制得非晶體,至今，人們對非晶體材料的研究已經(jīng)取得了巨大成就。,過渡金屬,-,類金屬型合金開始用于各種變壓器、傳熱器鐵芯；,非晶合金纖維已被用來作為復合材料的纖維強化；,非晶鐵合金作為良好的電磁吸波劑，已用于隱身技術的研究領域；,某些非晶合金具有良好催化性能；,非晶硅和非晶半導體材料在太陽能電池和光電導器件方面的應用已相當廣泛。,4,二、非晶態(tài)材料的基本概念和基本性質,1.,非晶態(tài)材料的基本概念,（,1,）有序態(tài)和無序態(tài),根據(jù)組成物質的

3、原子模型，可將自然界中物質狀態(tài)分為,有序結構和無序結構,兩大類。,（,2,）長程有序和短程有序,晶體,中原子的排列,是長程有序,的；而,非晶體是長程無序,的，只是在幾個原子的范圍內才呈現(xiàn)出,短程有序,。,（,3,）單晶體、多晶體、微晶體和非晶體,單晶體：原子在整塊材料中的排列都是規(guī)則有序的；,多晶體,微晶體,非晶體：不存在晶粒和晶界，不具有長程有序。,只有在晶粒內部，原子的排列才是有序的；,5,（,4,）非晶態(tài)的基本定義,一般認為，組成物質的原子、分子的空間排列不呈周期性和平移對稱性，,晶態(tài)的長程有序受到破壞,，只有由于原子間的相互關聯(lián)作用，使其在小于幾個原子間距的小區(qū)間內（,1,1.5nm,

4、），仍然保持形貌和組分的某些有序特征而,具有短程有序,，這樣一類特殊的物質狀態(tài)統(tǒng)稱為非晶體。,6,非晶態(tài)材料在微觀結構上具有三個基本特征：,（,a,）,只存在小區(qū)間內的短程有序,，在近鄰和次近鄰原子間的鍵合（如配位數(shù)、原子間距、鍵角、鍵長等）具有一定的規(guī)律性，而沒有任何長程有序；,（,b,）,它的衍射花樣是由較寬的暈和彌撒環(huán)組成,，沒有表征結晶態(tài)的任何斑點和條紋，用電鏡看不到晶粒、晶界、晶格缺陷等形成的衍襯反差；,（,c,）當溫度連續(xù)升高時，,在某個很窄的溫區(qū)內，會發(fā)生明顯的結構相變,，是一種亞穩(wěn)態(tài)材料。,7,2.,非晶態(tài)材料的分類,（,1,）非晶態(tài)合金,非晶態(tài)合金又稱金屬玻璃，即非晶態(tài)合金,

5、具有金屬和玻璃的特征,。,非晶金屬玻璃材料中原子的排列是雜亂的，,這種雜亂的原子排列賦予了它一系列全新的特性,。,8,（,2,）非晶態(tài)半導體材料,（,a,）四面體配置的非晶態(tài)半導體，如非晶,Si,和,Ge,；,（,b,）硫系非晶態(tài)半導體，主要成分是周期表中的硫系；,（,c,）玻璃態(tài)半導體，硫系非晶態(tài)半導體通過加熱,-,冷卻過程中發(fā)生晶態(tài),-,非晶態(tài)的可逆轉變。,9,（,3,）非晶態(tài)超導體,關于非晶態(tài)超導體的研究可以追溯到,20,世紀,50,年代。,1975,年以后，采用,液體金屬急冷法,制備了多種具有超導電性的非晶態(tài)合金。,目前已經(jīng)用,快速淬火法,制備了多種具有超導電性的非晶態(tài)材料。,10,（

6、,4,）非晶態(tài)高分子材料,早在,20,世紀,50,年代，希恩等人在晶態(tài)聚合物的,X,射線衍射圖案中就曾發(fā)現(xiàn)過,非晶態(tài)高分子聚合物的彌散環(huán),。,這些實際結構,介于有序和無序之間,，被認為是,結晶不好或部分有序結構,。,現(xiàn)在已經(jīng)證實，許多高聚物塑料和組成人體的主要生命物質以及液晶都屬于這一范疇。,在聚合物中，,連接的原子的單向性（不對稱性）呈現(xiàn)無規(guī)則變化時,，該聚合物將形成無規(guī)立構體，此時表現(xiàn)為,非晶狀態(tài),。,11,（,5,）非晶體玻璃,石英玻璃,：,石英玻璃的結構是,無序而均勻,的，有序范圍大約是,0.7,0.8nm,。硅氧四面體,SiO,4,之間的轉角寬度完全是無序分布的，,SiO,4,以頂角

7、相連，形成一種向三度空間發(fā)展的架狀結構。,鈉鈣硅玻璃,：,在熔融石英玻璃中加入堿金屬氧化物，就會使原有的,“,大分子,”,發(fā)生,解聚作用,。使得氧的比值增大，開始出現(xiàn)非橋氧，,使硅氧網(wǎng)絡發(fā)生斷裂,。而堿金屬離子處于非橋氧附近的網(wǎng)穴中，形成了堿硅酸鹽玻璃。若在堿硅二元玻璃中加入,CaO,，可使玻璃的結構和性質發(fā)生明顯的改善，獲得具有優(yōu)良性能的鈉鈣硅玻璃。,硼酸鹽玻璃,：,B,2,O,3,玻璃由硼氧三角體,BO,3,組成，其中含有三角體互相連接的硼氧三元環(huán)集團，在低溫時,B,2,O,3,玻璃結構是由橋氧連接的硼氧三角體和氧三元環(huán)形成的向兩度空間發(fā)展的網(wǎng)絡，屬于,層狀結構,。,12,3.,非晶態(tài)材料

8、的特性,（,1,）,高強度、高韌性,非晶態(tài)合金的機械性能,利用非晶態(tài)合金的,高強度、高韌性,，已經(jīng)開發(fā)了用于輪胎、傳,送帶、水泥制品及高壓管道的增強纖維，還可以開發(fā)特殊切削,刀具方面的應用。,13,（,2,）,抗腐蝕性,金屬玻璃和不銹鋼在,10w%FeCl,3,6H,2,O,溶液中的腐蝕率,在中性鹽溶液和酸性溶液中，非晶態(tài)合金的耐腐蝕性能,要比不銹鋼好得多。,利用非晶態(tài)合金,幾乎完全不受腐蝕,的優(yōu)點，可以制造耐蝕管,道、電池電極、海底電纜屏蔽等。,14,（,3,）,軟磁特性,所謂,“,軟磁特性,”,是指磁導率和飽和磁感應強度高，矯頑力和損耗低。,目前使用軟磁材料多為結晶材料，具有,磁晶各向異性

9、而互相干擾，結果使磁導率下降,。,非晶態(tài)合金中沒有晶粒，,不存在磁晶各向異性，磁特性軟,。,具有高磁導率的非晶態(tài)合金可以代替坡莫合金制作各種電子器件，特別是用于可彎曲的磁屏蔽。,15,（,4,）,超導電性,目前，,Tc,最高的合金類超導體是,Nb,3,Ge,，,Tc,=23.2K,。但，,超導合金較脆,，不易加工成磁體和傳輸導體。,一些非晶態(tài)合金的超導轉變溫度,16,三、非晶態(tài)的形成,1.,影響非晶態(tài)合金形成的因素,內因,：材料的非晶態(tài)形成能力。,外因,：足夠的冷卻速度，使熔體在達到凝固溫度時，其內部原子還未來得及結晶就被凍結在液態(tài)時所處位置附近，從而形成無定形的固體。,17,2.,結構特點、

10、熱力學模型和動力學模型三個方面決定非晶態(tài)合金的形成,（,1,）非晶態(tài)合金的基本特征是其構成原子在很大程度上是混亂無序的，體系的自由能比對應的晶態(tài)合金要高；,（,2,）非晶態(tài)合金在熱力學上屬于非平衡的亞穩(wěn)態(tài)，在一定條件下有轉變成為晶體的可能，但是，這種轉變需要克服一定的勢壘；,（,3,）從動力學觀點來看，形成的關鍵問題是為避免發(fā)生可察覺的結晶，要以多快的速率從液態(tài)冷卻下來的問題。,18,Tammas,認為，玻璃形成是由于過冷液體,晶核形成速率最大時,的,溫度,比,晶體生長速率最大時,的,溫度,要,低,的緣故。,19,3.,熱力學理論,（,1,）定性判據(jù),m,m,，則,GFT,。,式中：,K,為波

11、爾茲曼常數(shù)；,T,m,為合金熔點；,H,v,為蒸發(fā)熱。,20,（,2,）熔化焓變,H,m,判據(jù),形成非晶態(tài)合金應滿足：,H,L-A,H,L-C,（,3,）玻璃化溫度,T,g,以,T,g,/,m,作為,GFT,的判據(jù)，,T,g,/,m,越大，即,T,g,越接近,m,或者,m,越小，則,GFT,越強。,21,4.,動力學理論,Tumbull,認為，液體的,冷卻速度,和,晶核密度,是決定物質形成玻璃與否的主要因素。,（,1,）熔體形成非晶固態(tài)所需冷卻速度,Uhlmann,在估算熔體形成非晶體所需的冷卻速度時，,考慮了兩個問題,：,（,a,）非晶體固體中析出多少體積率的晶體才能被檢測出；,（,b,）如

12、何將這個體積率與關于成核及晶體生長過程的公式聯(lián)系起來。,22,（,2,）,非晶固體的形成條件,（,a,）晶核形成的熱力學勢壘,G,*,要大，液體中不存在成核雜質；,（,b,）結晶的動力學勢壘要大，物質在,T,m,或液相溫度處的粘度要大；,（,c,）在粘度與溫度關系相似的條件下，,T,m,或液相溫度要低；,（,d,）原子要實現(xiàn)較大的重新分配，達到共晶點附近的組成。,23,5.,結構化學理論,（,1,）鍵能,離子鍵：極易使物質形成晶體。,共價鍵：有阻礙結晶的作用。,金屬鍵：原子間相互位置容易改變而形成晶體。,通常而言,，,（,a,）隨著原子量，電負性，共價化合物有向金屬性過渡的趨勢，形成玻璃的能力

13、。,（,b,）由離子,-,共價混合鍵組成的物質，最易形成玻璃。,24,（,2,）鍵強,通常用三個參量表示鍵強,離解能,使某一化學鍵斷裂所需要的能量,平均鍵能,分子中所有化學鍵的平均鍵能之和,力常數(shù),化學鍵對其鍵長變化的阻力,（,a,）對于共價大分子而言，其化學鍵力常數(shù)大，則形成玻璃傾向較大；,（,b,）對硫系半導體而言，隨原子量增大，其原子電負性和化學鍵力常數(shù)下降，導致玻璃化傾向減弱。,25,（,3,）分子的幾何結構,（,a,）原子尺寸差別,r,1,/r,2,r,1,/r,2,1.2,是形成非晶態(tài)的必要條件。,（,b,）化學鍵,26,四,.,非晶態(tài)材料的制備原理與方法,1.,非晶態(tài)材料的制備原

14、理,（,1,）獲得非晶態(tài)材料的根本條件,足夠快的冷卻速度,，,并冷卻到材料的再結晶溫度以下,。,（,2,）制備非晶態(tài)材料需解決的,兩個技術關鍵：,（,a,）必須形成分子或原子混亂排列的狀態(tài)；,（,b,）將熱力學亞穩(wěn)態(tài)在一定范圍內保存下來，并使之不向晶態(tài)轉變。,27,（,3,）制備非晶材料的基本原理示意,（,a,）可以看出，一般的非晶態(tài)形成存在,氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài),三者間的相互轉化；,（,b,）圖中粗箭頭表示物態(tài)間的,平衡轉變,；,（,c,）非晶態(tài)轉變在圖中用空心箭頭表示，在箭頭的旁邊標出了實現(xiàn)該物態(tài)轉變所采用的技術。,28,（,4,）影響非晶態(tài)材料制備的因素,（,a,）最主要因素,臨界冷卻速率,

15、Rc,金屬熔體凝固的,C,曲線,29,（,c,）熔點,T,m,降低熔點可使得,合金成分處于共晶點附近,，更容易形成非晶態(tài)。,多元合金比二元合金更容易形成非晶態(tài),。,（,d,）玻璃化溫度,T,g,玻璃化溫度,：在某些材料的熱容,-,溫度曲線上，隨,T,，熱容值有一急劇增大的趨勢，該點即為材料的玻璃化溫度。,提高玻璃化溫度,，金屬更容易直接過冷到,T,g,以下而不發(fā)生結晶。,30,五,.,非晶材料的制備,1.,粉末冶金法,液相急冷法獲得非晶粉末,液相粉末法獲得的非晶帶玻璃破碎成粉末,粉末冶金法,壓制或粘結成型,包括壓制燒結、爆炸成型、熱擠壓、粉末壓制等,缺點：,（,1,）非晶合金硬度高，壓制密度受

16、限制；,（,2,）壓制后的燒結溫度不能超過其粉末的晶化溫度，燒結后的非晶材料整體強度無法與非晶顆粒本身的強度相比；,（,3,）粘結成型時，由于粘結劑的加入使大塊非晶材料的致密度下降。,31,2.,氣相直接凝聚法,適合用于制備非晶薄膜材料。,（,1,）濺射,大部分稀土元素的非晶態(tài)合金都采用這種制備方法，同時也用于制備非晶態(tài)的硅和鍺。,將樣品制成多晶,或研成粉末,壓制成型,進行預燒,作濺射用靶,抽真空后充氬氣到,1.3310,-1,Pa,左右進行濺射,32,（,2,）真空蒸發(fā)沉積,由于純金屬的非晶薄膜晶化溫度很低，因此，常用真空蒸發(fā)配以液氮或液氦冷底板加以制備。,為減少雜質的摻入，常在具有,1.3

17、3,10,-8,Pa,以上的超真空系統(tǒng)中進行樣品的制備，沉積速率一般為每小時幾微米，膜厚為幾十微米以下。,這種方法也常用來制備非晶態(tài)半導體和非晶態(tài)合金薄膜。,33,（,3,）電解和化學沉積法,這種方法以上述兩種方法相比，,工藝簡便、成本低廉,，適合用于制備大面積非晶態(tài)薄層。,1947,年，美國標準計量局的,Brenner,等人，首先采用這種方法制備出,Ni-P,和,Co-P,的非晶態(tài)薄層，并將此工藝推廣至工業(yè)生產(chǎn)。,20,世紀,50,年代，,Szekely,又采用電解法制備出非晶態(tài)鍺。,其后，,Tauc,等人加以發(fā)展，他們用銅板作為陰極，,GeCl,4,和,C,3,H,6,（,OH,）,2,作

18、為電解液，獲得了厚約,30,微米的非晶薄層。,34,（,4,）輝光放電分解法,目前用于制備非晶半導體鍺和硅最常見的方法。,首先是,Chittick,等人發(fā)展起來的。,將鍺烷或硅烷放進,真空室內,用直流或交流電場,加以分解,分解出的鍺或硅原子,沉積在加熱襯底上,快速冷凝在沉底上,而形成,非晶態(tài)薄膜,該方法突出特點是：,在所制成的非晶態(tài)鍺或硅樣品中，其電性活潑的結構缺陷低得多。,35,除了以上幾種方法之外，近年來也有用,激光加熱和離子注入法,使得材料表面形成非晶態(tài)的。,36,3.,液體急冷法,采用液體急冷法獲得金屬玻璃，為了提高冷卻速度，除采用良好的導熱體作為基板外，,應滿足以下三個條件：,（,a

19、,）液體必須與基板接觸良好；,（,b,）液體層必須相當??；,（,c,）液體與基本從接觸開始至凝固終止的時間需盡量縮短。,37,(1),噴槍法,將少量金屬裝入一個,石墨坩堝中,感應加熱,電阻加熱,使得金屬在惰性,氣體中熔化,使熔體由小孔中噴出,在銅板上形成薄膜,沖擊波,特點：,噴槍法的冷卻速度很高，可達到,10,6,10,8,/s,。,所得樣品寬約,10mm,，長為,20,30mm,，厚度為,5,25m,。,缺點：,該方法所得樣品形狀不規(guī)則，厚度不均勻，且疏松多孔，所以不適合用于測量物理性質和力學性質。,38,（,2,）錘砧法,原理：,用兩個導熱表面迅速的性對運動而擠壓落入它們之間的液珠，則此液

20、珠將被擠壓成薄膜，并急冷成金屬玻璃。,特點：,用錘砧法制得的薄膜要比噴槍法制得的均勻，且兩面均勻。,缺點：,冷卻速率不及噴槍法高，一般為,10,5,10,6,/s.,39,連續(xù)制備玻璃條帶方法的特征,：急冷噴鑄，液體金屬的射流噴到高速運動著的羈絆表面，熔層被拉薄而凝成條帶。,液體急冷連續(xù)制備方法示意圖,40,（,3,）離心法,將,0.5g,左右的合金材料,裝入石英管中,管式爐,高頻感應爐,將石英管降至旋轉的圓筒中，,通入高壓氣體迫使熔體流經(jīng),石英管底部的小孔。,噴射到高速旋轉的,圓筒內壁,緩慢提升石英管從而可得到,螺旋狀條帶,離心法示意圖,特點：,由旋轉筒產(chǎn)生的離心力給予熔體一個徑向加速度，使

21、之與圓筒接觸良好。,此法最容易形成金屬玻璃。,可獲得表面精度很高的條帶，但條帶的取出比較困難。,冷卻速度可達到,10,6,/s,。,41,（,4,）壓延法,原理：,將熔化的金屬流經(jīng)石英管底部小孔噴射,到一對高速旋轉的輥子之間而形成金屬,玻璃條帶。,壓延法示意圖,特點：,條帶兩面光滑，且厚度均勻，冷卻速度約為,10,6,/s,。,42,（,5,）單輥法,原理：,熔體噴射到高速旋轉的輥面上而形成連續(xù)的條帶。,單輥法示意圖,特點：,條帶的厚度和表面狀態(tài)不及離心法和壓延法。,冷卻速度約為,10,6,/s,。,噴嘴形狀示意圖,43,（,6,）熔體沾出法,原理：,當金屬圓盤緊貼熔體表面高速旋轉時，熔體被圓

22、盤沾出一薄層，隨之急冷而成帶。,熔體沾出法示意圖,特點：,此方法不涉及噴嘴的孔型問題，可以制備不同斷面的條帶。,缺點：,冷卻速度不及上述方法高，所以很少用于制備金屬玻璃，而常用于制備急冷微晶合金。,44,（,7,）熔滴法,原理：,合金棒下端由自由電子束加熱熔化，液滴接觸到轉動的輥面，隨即被拉長，并凝固成絲或條帶。,熔滴法示意圖,特點：,不需要坩堝，從而避免了坩堝的污染；,不存在噴嘴的孔型問題，適合于制備高熔點的合金帶。,45,六,.,大塊非晶態(tài)材料的制備,1.,大塊非晶合金的發(fā)展歷程,20,世紀,70,年代，通過石英管水淬等方法，獲得了直徑達,10mm,的大塊非晶，僅限于一些貴金屬，無法廣泛應

23、用。,1989,年日本東北大學的,Inoue,等通過水淬法和銅模鑄造法制備出毫米級的,La,2,Al,2,Ni,大塊非晶合金。,20,世紀,90,年代初, Masumoto,和,Inoue,等發(fā)現(xiàn)了具有極低臨界冷速的多元合金系列,通過控制非均質形核的工藝,可在實驗室里直接從液相獲得大塊非晶合金。,1997年以來,日本東北大學的范滄和井上明久等研究發(fā)現(xiàn),在,三元,Zr,基,(Zr,2,Cu,2,Al),合金系中分別加人,Pd,、,Ti,、,Ni,、,Nb,等元素均可得到一系列的大塊非晶合金。,2000,年以來, Inoue,等進一步對大塊非晶合金的形成機制、結構、機械強度、化學特性、磁性和應用展

24、開了廣泛的研究。,2008,年大阪大學研究者等研究了鋯基非晶合金在醫(yī)用材料上的應用,通過研究發(fā)現(xiàn)采用鋯基非晶合金制備的醫(yī)用材料具有高的強度和熱穩(wěn)定性,同時具有良好的延展性,將其彎曲,180,也不斷裂,是一種具有潛力的功能材料。,46,2.,大塊非晶合金的性能特點,（,1,）具有高的抗拉強度；,（,2,）具有高的硬度；,（,3,）具有高的彎曲強度、高的斷裂韌性、高的沖擊斷裂能和較低的楊氏模量；,（,4,）在過冷溫度區(qū)間具有高應變率超塑性能；,（,5,）高的抗腐蝕性能。,47,3.,大塊非晶合金的形成機理,大塊非晶形成的熱力學條件是,:,由于液相中原子之間的強烈結合反應和原子尺寸差,從而使得液固相

25、之間具有,小的熵變,S,低的焓變,H,小的自由能差,G,降低了結晶驅動力,從而增大了合金的非晶形成能力。,形成大塊非晶合金的過冷液相具有以下特征,:,具有高度無序的密集堆垛結構,;,其局部原子結構明顯不同于相應的結晶相,;,各組元元素的分布在長程上是均勻的。,從結晶動力學方面考慮,Tx,也反映了形核率的大小和長大速率的快慢。,Tx,大的合金在宏觀上表現(xiàn)出較小的形核率和較慢的長大速率,。而在過冷區(qū)間內,過冷液體結晶過程中形核率越小和長大速率越慢的合金的非晶形成能力越大。,48,4.,大塊非晶合金的制備方法,凝固法,:,由于多組元大塊非晶體系具有很高非晶形成能力,其臨界冷卻速率小,故采用一些傳統(tǒng)的

26、金屬熔體凝固技術即可,如,噴射吸鑄法、水淬法、定向凝固法、溶劑包敷法,等,;,固化法,:,即在過冷液相區(qū)采用熱壓或溫壓的辦法將非晶粉末壓制成大塊非晶合金。它主要利用多組元合金體系的過冷液相穩(wěn)定性高并具有粘滯流動性好的特點,如,非晶粉末固結成形法、高壓鑄造法,。,49,另外還有以下幾種方法,:,非晶條帶直接復合爆炸焊接、磁懸浮熔煉銅模冷卻法、深過冷加液淬法、摻雜、替換法、落管法。,50,大塊非晶合金在冷卻時，,發(fā)生形核,的原因主要有三個：,（,1,）從原材料中帶入雜質作為非均勻形核的核心；,（,2,）合金在熔煉及澆注過程中與周圍的氧化性氣氛發(fā)生反應；,（,3,）冷卻速度不夠大。,51,在制備大塊

27、非晶過程中,關鍵是減少非均質形核以及盡可能地提高冷卻速度,因而各種制備方法都有以下,兩個共同特征,:,(1),對合金母材反復熔煉,以提高熔體的純度,消除非均質形核點。,(2),采用高純惰性氣體保護,盡量防止氧化。,52,（,1,）電弧熔煉銅模吸鑄法,基本原理,:,在惰性氣體保護下迅速將合金加熱至液態(tài),然后利用負壓將熔融合金直接吸入循環(huán)水冷卻的銅模中,利用水冷銅模導熱實現(xiàn)快速冷卻,得到大塊非晶。,特點：,大塊非晶的臨界冷卻速率隨其尺寸的增大而急劇增大,由于銅模的臨界冷卻速率降低很快,因此這種方法不能形成大體積非晶合金的需要。,53,（,2,）,水淬法,原理,：水淬法是將合金置于石英管中,將合金熔

28、化后連同石英管一起淬入流動水中,以實現(xiàn)快速冷卻,得到大塊非晶。,優(yōu)點,：可以得到較高的臨界冷卻速率。,缺點,：如石英管加熱容易破裂以及液態(tài)金屬與石英管之間會產(chǎn)生氣泡,影響冷卻速率。,54,（,3,）,感應加熱銅模澆鑄法,基本原理,：是將合金置于底端通孔的石英管中,利用電感線圈在合金中產(chǎn)生的渦流加熱使得合金迅速熔化。,特點,：液態(tài)合金由于表面張力并不自動滴漏,需要從石英管頂部外加一個正氣壓將其吹入銅模。,缺點,：在澆鑄時候易混入保護氣體形成氣孔。,55,（,4,）,機械合金化,原理,：,將欲合金化的元素粉末按一定配比進行機械混合,在高能球磨機等設備中長時間運轉,將回轉機械能傳遞給粉末,;,同時粉

29、末在球磨介質反復沖撞下,承受沖擊、剪切、摩擦和壓縮等力的作用,經(jīng)歷反復擠壓、冷焊及粉碎過程,成為彌散分布的超細粒子,在固態(tài)下實現(xiàn)合金化。,可進行機械合金化的合金體系須滿足的條件,:,一是金屬粉末中應含有足夠的延性成分,;,二是給金屬粉末提供足夠的能量,;,三是應具備使新生面容易結合或冷焊的球磨氣氛。,特點,：金屬合金化具有工藝條件簡單經(jīng)濟,相變的熱力學和動力學獨特等特點。,56,（,5,）非晶合金生產(chǎn)工藝的發(fā)展方向,由于,投資太高、工藝和設備復雜,等原因,使得非晶態(tài)合金的生產(chǎn)成本過高而無法的到廣泛應用。,為了解決這個問題,必須解決非晶態(tài)合金的實際生產(chǎn)問題,降低成本,改進質量,擴大品種,以不斷滿足實際需要。,非晶合金生產(chǎn)工藝的,發(fā)展方向,主要包括,:,一是盡量采用廉價的原材料和消耗品以降低成本,;,二是改進生產(chǎn)設備,提高設備的使用壽命和可靠性,以提高產(chǎn)品質量,;,三是不斷開發(fā)新工藝,以減少原料的消耗量和擴大品種。,57,Thank you,