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1、納米非晶合金制備簡介摘要:本文主要介紹了國內外幾種非晶合金制備技術，其中包括水淬法、射流成型法、金屬模鑄造、復合爆炸焊接法及機械合金化法、粉末固結成形法等，并對各種制備技術的進行了比較分析。關鍵詞：塊體金屬玻璃 塊體金屬玻璃的連接制備IntroductionofthePreparationamorphousalloyAbstract：Inthispaper,Severalfabricatingmethodsofbulkmetallicglassmatrixcompositesfrombothhomeandabroadwerepresente
2、d，suchaswaterquenchingmethod,jetmolding,metalmoldcasting,compositeexplosiveweldingandmechanicalalloying,powderconsolidationandformingmethod，thanAnalysisandcomparingthesepreparationtechniquesbulkmetallicglass.Keywords: bulkmetallicglass,joiningofbulkmetallicglass,preparatio
3、n1.引言非晶態(tài)合金也稱金屬玻璃,與晶態(tài)合金相比，其三維空間的原子排列呈拓撲無序狀，結構上沒有晶界與堆垛層錯等缺陷存在，但原子的排列也不像理想氣體那樣的完全無序。非晶合金是以金屬鍵作為其結構特征，雖然不存在長程有序，但在幾個晶格常數范圍內保持短程有序[1]。與非晶聚合物及無機非晶材料一樣,非晶合金在物理性能、化學性能及力學性能方面是各向同性的,并隨著溫度的變化呈現連續(xù)性[2]。通常其具有以下四個基本特征：（1）結構上呈拓撲密堆長程無序，但在長程無序的三維空間又無序的分布著短程有序的“晶態(tài)小集團”或“偽晶核”，其大小不超過幾個晶格的范圍；（2
4、）不存在晶界、位錯、層錯等晶體缺陷；（3）具有非晶體的一般特性：物理、化學和機械性能各向同性；（4）熱力學上處于亞穩(wěn)態(tài)，當處于晶化溫度以上時將發(fā)生晶態(tài)結構相變，但晶化溫度以下能長期穩(wěn)定存在[3]。美國加州理工學院的Duwez教授是研究非晶合金最早的一個人，于1960年首次采用快淬方法制得Au70Si30非晶合金薄帶[4]。幾乎與此同時，DavidTurnbull和M.H.Cohen在1961年1月也在《化學物理學報》上發(fā)表了一篇揭示了非晶合金和陶瓷玻璃以及硅酸鹽玻璃之間的結構相似性的文章[5]。1969年，Pond等[6]制備出具有一定寬度
5、的連續(xù)薄帶狀非晶合金，為大規(guī)模生產非晶合金提供了條件。至此為止，非晶合金材料由于受到冷卻速度的限制，為保證熱量快速散出，制得的非晶合金為薄帶、薄片、細絲或粉末等。由于形狀的限制，非晶合金材料的許多優(yōu)良特性無法在實際應用中得到發(fā)揮，人們希望得到可與晶態(tài)合金相比擬的大尺寸非晶合金，因此，隨后很多人投入到開發(fā)新的制備非晶合金的方法中去，發(fā)明了許多固相非晶化技術，如機械合金化、離子束注入、氫吸收等。1974年，貝爾實驗室的H.S.Chen[7]發(fā)表文章指出原子尺寸和混合熱對玻璃合金的玻璃化轉變溫度的影響，并利用吸鑄法在較低冷卻速度下得到了直徑為毫米
6、級的Pd-Cu-Si非晶合金棒，被認為是“大塊非晶合金”研究的開端。1982年DavidTurnbull，A.L.Drehman，A.L.Green[8]利用深過冷原理，制備出了尺寸達厘米級的大塊非晶合金棒：0.53cm的Pd-Ni-P金屬玻璃，冷卻速度為1.4K/s。2.非晶合金的制備方法現已研究出多種制備非晶的方法,根據材料原始狀態(tài)的不同,可粗略地將這些方法分為從液相制備非晶態(tài)固體和從晶態(tài)固體制備非晶態(tài)固體兩大類.每種方法都有其獨特之處及適用范圍,下面給予簡單的介紹.2.1 直接凝固法直接凝固法是先將母合金熔配均勻,然后采用提純和快冷的
7、方式使合金液在短時間內急冷成形,該法的主要優(yōu)點是制備簡便、制備周期短,但是所制備的合金的尺寸在很大程度上受合金非晶形成能力的限制.直接凝固法主要有:水淬法、銅模鑄造法、高壓模鑄法、吸鑄法、壓鑄法等.2.1.1水淬法[10]水淬法是將合金置于石英管中,熔化后連同石英管一起淬入流動水中,以實現快速冷卻,形成大塊非晶合金.實現這個過程有兩種途徑:一種是將石英管置于封閉的保護氣氛系統(tǒng)中進行加熱(石英管口敞開),同時水淬過程也是在封閉的保護氣氛系統(tǒng)中進行;另一種是將石英管直接在空氣中加熱(石英管口須封閉),管內須充入保護氣體,待合金熔化后再將石英管淬
8、入流動水中.這種方法可以達到較高的冷卻速率,有利于大塊非晶合金的形成,但也存在許多問題.例如加熱和水淬過程都在封閉系統(tǒng)中進行,其設備將是比較復雜和昂貴的;而將合金密封在石英管中時
