非晶合金定义

非晶合金又称金属玻璃，具有短程有序、长程无序的亚稳态结构特征。固态时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内保持相对稳定。这种特殊的组织结构决定了非晶合金特殊的性能。

力学性能方面，它有极高的强度和硬度，但弹性模量较低，金属玻璃拉伸时伸长率较小（1.5%-2.5%)，但在压缩、弯曲时表现出很高的塑性，表明其在高强度的同时具有较好的韧性。

物理性能方面，非晶合金一般具有较高的电阻率和小的电阻温度系数。

非晶合金的分类

1.铁基非晶合金：主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强（饱和磁感应强度可达1.4T-1.7T）、软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，作为中低频变压器和电感器铁心（一般在15干赫兹以下）。

2.铁镍基非晶合金：主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成，它们的磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下），价格较贵，但导磁率比较高，可以代替硅钢片或者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁心。

3.钴基非晶合金：由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素，由于含钴，它们价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强度一般在1T以下），但导磁率高，一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感器等。

4.铁基纳米晶合金（超微晶合金）：它们由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成。这种材料虽然便宜，但磁性能极好，几乎能够和钴基非晶合金相媲美，是高频变压器、互感器、电感器的理想材料，也是坡莫合金和铁氧体的换代产品。

磁系非晶合金：铁基、镍基、钴基等

非磁系非晶合金：镁基、镧基（稀土基）、锆基、钛基、铜基等

非晶合金的制备方法

1.快速凝固

熔体急冷和深过冷是实现快速凝固的两条途径，前者以快速冷却为特征，而后者则可以是慢速冷却过程。

2.铜模铸造法

生产时只能生产少部分玻璃形成能力很强的合金，并且熔体易在铜模内壁产生晶化，且凝固后合金呈现出较大的脆性，在生产非晶合金上受到较大的限制。

3.熔体水淬法

熔体水淬法属于直接凝固的一种，水淬法通常与熔融玻璃包覆合金法结合使用。这种方法对与石英管壁有强烈反应的合金不适用。由于水的比热比铜高,导热性不如铜，因此，冷却效率比铜模要差。

4.抑制形核法

常用的抑制形核技术有落管技术、熔融玻璃净化技术、磁悬浮和静电悬浮及超声悬浮技术等。这种方法由于熔体在凝固过程中不与容器接触或软接触，从而消除了异质形核，有利于玻璃态结构的形成。

5.粉末冶金技术

用粉末冶金制备出的大块非晶合金,不仅要满足密实,而且要避免晶化。所制设备的块体材料在纯度、致密度、尺寸和成形等方面受到很大限制。

6.自蔓延反应合成法

选取锆、铝、镍、铜元素粉末作为合成材料，按一定的配比混制成粉末混合体。该法是制备非晶态复合材料的可行的

方法，优点是产品近净成型,容易进入实用化和工业化生产。

7.定向凝固铸造法

采用这种方法要控制定向凝固速率和固、液界面前沿液相温度梯度，而定向凝固所能达到的理论冷却速度可通过这两个参数乘积估算，这种方法适于制作截面积不大但比较长的样品。

其中大块非晶合金一般用直接凝固法和粉末固结成形法制备。

非晶合金的应用

1.非晶合金的力学性能及应用

非晶合金与普通钢铁材料相比，有相当突出的高强度、高韧性和高耐磨性。

在日常生活中接触的非晶态材料已有很多，如用非晶态合金制做的高耐磨音频视频磁头在高档录音、录相机中的广泛使用；把块体非晶合金应用于高尔夫球击球拍头和微型齿轮中；

非晶合金材料已广泛用于轻、重工业、军工和航空航天业，在材料表面、特殊部件和结构零件等方面也都得较广泛的应用。

2.非晶金属的电学性能及应用

一般非晶态金属的电阻率较同种的普通金属材料要高，在变压器铁芯材料中利用这一特点可降低铁损。还可利用其低温超导现象开发非晶超导材料。

3. 非晶合金的磁学性能及应用

非晶合金具有优异的磁学性能，与传统的晶态合金磁性材料相比，由于非晶合金原子排列无序，没有晶体的各向异性，电阻率高，具有高的导磁率，是优良的软磁材料。

现代工业多用它制造配电变压器，非晶态合金铁芯还广泛地应用在各种高频功率器件和传感器件上。

4.非晶合金的化学性能及应用

非晶合金还具有优异的化学性，可以用做化学催化剂。