我国块体非晶合金研究取得进展

非晶合金研究现状及应用发展综述摘要：本文综述了块体非晶合金材料研究发展的历史和现状。

介绍了主要的非晶合金体系发展状况，并从块体非晶合金材料形成的成分与结构条件、热力学条件和动力学条件等方面阐述了块体非晶合金形成和稳定存在的机制。

较全面地列出并介绍了目前块体非晶合金材料的制备方法及其特色，并总结了非晶合金的性能特征和应用现状。

关键词：非晶合金；性能；应用；制备方法0 引言非晶态合金是指不具有长程有序但短程有序的金属合金,又由于其具有金属合金的一些特性,故它们也被称为玻璃态合金或者非结晶合金，属于非晶态材料中新兴的分支【1】。

与晶态合金相比，非晶合金具备许多优异性能，如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等。

块体非晶合金材料的迅速发展，为材料科研工作者和工业界研究开发高性能的功能材料和结构材料提供了十分重要的机会和巨大的开拓空间。

1.非晶合金的结构综述非晶态合金的结构自从20世纪60年代发现首个Au-Si非晶态合金以来【2】,非晶态合金的原子结构就是人们关注的焦点,提出了多种非晶态合金结构模型,主要有:硬球无规密堆模型、微晶模型、连续无规网格模型、FCC/HCP密堆团簇堆积模型。

1.非晶合金的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。

根据这些特点利用非晶态材料和其它材料可以制备成优良的复合材料，也可以单独制成高强度耐磨器件。

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；采用非晶丝复合强化的高尔夫球杆、钓鱼杆已经面市。

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。

2.1部分应用场景（1）非晶态的力分布传感器非晶态合金因无结晶结构，故不存在晶界这样一些局部显示机械强度小的地方，所以具有高强度、高硬度的特性；原子是无序超密结构，所以电阻率高，使之制成器件工作时铁损小；无磁晶各向异性，对外部磁场变化敏感，所以检测磁变化灵敏度高：由于不存在结晶缺陷、晶界，所以耐蚀性好。

2024年非晶合金市场规模分析引言非晶合金是一种具有非晶态结构的合金材料，拥有优异的力学性能和磁性能，广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域。

本文将对非晶合金市场规模进行详细分析。

1. 市场概况非晶合金市场是全球金属材料市场的一个重要组成部分。

随着科技的进步和工业化的发展，非晶合金在各个行业中的应用越来越广泛。

目前，主要的非晶合金生产国家有中国、美国、日本等。

2. 市场规模分析2.1 全球市场规模根据市场研究数据显示，全球非晶合金市场规模呈逐年增长的趋势。

截至2020年，全球非晶合金市场规模达到XX亿美元。

预计到2025年，市场规模将进一步扩大，预计达到XX亿美元。

2.2 地区市场规模分析2.2.1 中国市场中国是全球最大的非晶合金生产和消费国家，拥有完整的产业链和成熟的制造能力。

随着中国经济的快速发展，非晶合金市场规模不断扩大。

目前，中国非晶合金市场规模占据全球市场的XX%。

2.2.2 美国市场美国非晶合金市场规模居于全球第二位，拥有先进的科技和强大的实验室研发能力。

美国的航空航天、汽车等行业对非晶合金的需求量较大，推动了市场的增长。

目前，美国非晶合金市场规模占据全球市场的XX%。

2.2.3 日本市场日本是非晶合金的重要生产和消费国家之一，其制造业发达，广泛应用于电子设备等领域。

目前，日本非晶合金市场规模占据全球市场的XX%。

3. 市场驱动因素分析3.1 技术进步随着科技的进步，非晶合金制造技术不断改进，使得产品性能得到提升。

技术的进步推动了非晶合金市场的发展。

3.2 产业需求增长随着电子、汽车、航空航天等行业的快速发展，非晶合金在这些行业中的应用需求也在增长。

产业需求的增长是非晶合金市场规模扩大的重要因素。

4. 市场竞争分析非晶合金市场竞争激烈，主要存在于制造商和供应商之间。

市场上存在着多个非晶合金制造商，这些制造商之间通过品质、价格、交货期等方面进行竞争，以获取市场份额。

5. 市场前景展望展望未来，非晶合金市场依然面临着巨大的发展潜力。

2009中国铸造活动周论文集块体非晶钢合金的研究应用现状与展望李宏祥1, 2, 吕昭平2，王善林3, 李承熏3(1.江苏工业学院材料科学与工程学院，中国常州，213164;2.北京科技大学新金属材料国家重点实验室，中国北京，100083;3.庆北国立大学校材料科学及冶金系，韩国大邱，702-701)摘要：块体非晶钢合金作为一种新型的功能结构材料因为高的断裂强度、良好的耐磨耐蚀性能和优异的软磁性能，近年来吸引着材料科研工作者的广泛注意，尤其是作为优异的变压器铁芯材料因为低的矫丸力、低的芯损和高的饱和磁化强度获得了广泛的工业应用。

本文试图对块体非晶钢的研究现状从玻璃形成能力、力学性能、腐蚀性能、软磁性能等各个角度进行回顾，并且着重探讨了其在电子器件、传感器、军事、精密微机械、催化剂等方面的应用状况与潜在价值。

同时，本文也对块体非晶钢研究与应用面临的挑战以及未来的可能研究方向进行了展望，将有助于推动块体非晶钢这一新型结构功能材料的研究与应用的进一步发展。

关键词：块体非晶钢合金；玻璃形成能力；力学性能；腐蚀性能；软磁性能自从Duwez等1967年在世界上第1次发现Fe-P-C铁基非晶合金以来，铁基非晶合金因为其高的断裂强度、优异的抗腐蚀和软磁性能以及地球上丰富的铁资源，一直吸引着材料科研工作者的广泛注意[1]。

Fe-P-B、(Fe, Co)-B-Si、(Fe, Co, Ni)-M、(Fe, Co, Ni)-M-B(M=Zr, Hf, Nb)等合金系相继涌现，然而，这个时期的铁基非晶合金因为需要至少105K/s的冷却速度，故应用形式局限在薄带、细丝以及粉末等。

铁基非晶合金获得大块形式的真正突破在1995年，来自日本东北大学的Inoue教授课题组发现了1mm的Fe-(Al, Ga)-(P, C, B)块体非晶合金系[2]。

这之后各国科学家争相开展此方面的研究，相继报告了Fe-(Al, Ga)-(C, B, P, Si, Ge)、Fe-TM-B、Fe-Co-Ln-B、Fe-(Cr, Mn)-(Mo, Co)-(C, B)-(Er, Y)等块体非晶钢合金系，同时在形成能力、力学性能、抗腐蚀性能以及软磁性能的提高方面均获得了重要突破。

块体非晶合金材料的性能、应用以及展望引言：非晶态合金又称为金属玻璃，具有长程无序、短程有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这种状态保持相对稳定。

与传统的晶态合金相比，非晶合金具备很多优异的性能，如高强度、高硬度、耐磨和耐腐蚀等，因而引起人们极大的兴趣。

一、非晶合金的发展历程自1960 年加州理工学院的P.Duwez 小组采用液态喷雾淬冷法以106K/s 的冷却速率从液态急冷获得Au-Si 非晶合金以来，人们主要通过提高冷却速度的方法来获得非晶态结构。

由于受到高的临界冷却速率的限制，只能获得低维的非晶材料（非晶粉、丝、薄带等），这在很大程度上限制了非晶的应用，特别是阻碍了对其力学、物理等性能的研究。

20 世纪80 年代末90 年代初，日本东北大学（Tohoku University）的T.Masumoto 和A.Inoue 等人发现了具有极低临界冷却速率的多元合金系列，如Mg-TM-Ln，Ln-AI-TM，Zr-AI-TM，Hf-AITM ，Ti-Zr-TM（Ln 为铡系元素，TM 为过渡族元素）。

1993 年W.L.Johnson 等人发现了具有临界冷却速率低达1K/s 的Zr 基大块非晶合金。

经过二十多年的发展，非晶从只有几个微米到现在的厘米级别，现在已经有6 个体系（锆基: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5， Zr55Al10Ni5Cu30；铂基：Pd40Cu30Ni10P20；钇基：Y36Sc20Al24Co20；钯基：Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5；镁基：Mg54Cu26.5Ag8.5Gd11）临界尺度达到了20mm。

对非晶态的大量研究表明，非晶合金中不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，非晶合金具有传统的晶态金属所不具有的诸多优良性能，如良好的机械、物理、化学性能以及磁性能。

鉴于大块非晶合金优良的力学、化学及物理性能以及在电子、机械、化工、国防等方面具有广泛的应用前景，大块非晶合金的研制就具有重要的技术和经济价值，是一个具有广阔发展前景的研究领域。

非晶态合金的研究与应用非晶态合金是一种新型材料，它由于拥有优异的耐热、耐腐蚀、高强度等特性，近年来在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。

本文将就非晶态合金的研究进展、应用现状以及未来展望进行探讨。

一、研究进展非晶态合金是指其晶体结构为无定形或近似无定形的金属合金，具有独特的物理、化学、机械等性质。

20世纪60年代初期，普鲁士莱茵的巴赫曼等人首次制备出铌基非晶态合金，此后，非晶态合金的研究逐渐成为材料科学的一个重要研究方向。

经过多年的研究，目前已经开发出了包括铁基、镍基、铜基、铝基、镁基等各种类型的非晶态合金，并对其晶体结构和性质进行了深入的研究。

二、应用现状1. 航空领域非晶态合金由于具有高强度、高韧性、耐热、耐腐蚀等特性，被广泛应用于航空领域。

例如，美国洛克希德公司利用非晶态合金制造出了一种新型航空发动机，其在空气动力学性能、噪音减小等方面都有明显优势。

2. 汽车领域非晶态合金在汽车领域的应用也越来越广泛。

一方面，它可以用于汽车发动机的关键零部件，例如气门、软驱动轮等，提高汽车的使用寿命和性能。

另一方面，非晶态合金可以制成优质的碳纤维强化复合材料，用于汽车的车身和车架等关键部件。

3. 电子领域非晶态合金在电子领域的应用也十分广泛。

例如，可以用于制造具有高密度、高性能的磁存储器件；也可以用于制造高效、节能的电力变压器。

三、未来展望目前，非晶态合金的研究已经向材料的多功能化、多组分化、形状记忆等方向发展。

未来，非晶态合金的研究方向将主要集中在以下几个方面：1. 研究制备大块非晶态合金目前，非晶态合金的制备还存在着一些难点，如制备简便度较低、生产成本较高等问题。

因此，未来将继续探索新的制备方法，力争制备大块非晶态合金。

2. 规模化应用目前，虽然非晶态合金在各个领域得到了广泛应用，但其规模化应用还面临着很多困难。

因此，未来将加大推广力度，促进非晶态合金的规模化应用。

3. 多功能化材料的开发除了单一的材料特性，未来非晶态合金的研究将探索其多功能化应用。

非晶合金材料发展趋势及启示摘要：金属材料的发展与人类文明和进步息息相关。

非晶合金材料是一类原子结构长程无序，具有独特优异性能的新型金属材料。

近年来，非晶合金材料的研发、相关科学问题的研究、在高新技术领域的应用得到快速发展，并对金属材料的设计和研发、结构材料、绿色节能材料、磁性材料、催化材料、信息材料等领域产生深刻的影响。

为此，文章在回顾非晶合金材料研究和研发历史过程的基础上，分析了当前其学科的前沿科学问题、发展方向，以及我国在该领域发展的问题、机遇和挑战，并提出相应的启示和建议，以期为加快新金属材料的发展，特别是在高新技术领域的应用提供管窥之见。

金属材料与人类万年文明发展史息息相关，金属材料的开发和使用，往往成为划分人类不同文明时代的里程碑，如青铜时代、铁器时代、钢铁时代等。

每次金属材料的发展都会极大地推动人类社会文明和生产力的巨大进步。

非晶合金是近几十年来通过现代冶金新技术——快速凝固技术和熵调控理念——抑制合金熔体原子的结晶，保持和调控熔体无序结构特征而得到的一类新型金属材料，也称金属玻璃，或液态金属。

这种材料是通过调制材料结构“序”或“熵”这一全新途径和理念而合成的，兼具玻璃、金属、固体、液体等物质特性的新金属材料；其颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路（图1），突破金属材料原子结构有序的固有概念，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度，改变了古老金属结构材料的面貌。

非晶、高熵等无序合金在基础研究和技术应用中已表现出重要意义和战略价值，在能源、信息、环保节能、航空航天、医疗卫生和国防等高新技术领域发挥着愈加重要作用。

无序合金领域的基础研究将继续推动材料科技革命和对材料行为的更深入理解，并能产生新的材料设备和系统。

图1非晶合金等无序材料探索途径和传统晶态材料探索途径的比较1非晶合金材料的研发态势及进展1.1非晶合金研发态势非晶合金材料的研发出现过4次高峰，已研发出铁、铜、锆和稀土基等近百种非晶合金体系。

非晶合金研究及其在材料上的应用从古至今，材料科学一直是人类发展的重要领域。

随着科技的不断发展，材料的种类也越来越多样化。

其中，非晶合金材料成为近年来研究的热点之一。

本文将介绍非晶合金的基本概念和研究现状，以及其在材料领域中的应用。

一、非晶合金的基本概念非晶合金又称块体非晶态合金或非晶态合金，是一种材料的组织形态，其物理形态类似于固态玻璃，没有晶体结构。

它既不是晶态物质，也不是液态物质。

在非晶合金中，原子的排列无序，存在于纳米级别的有序区域和无序区域之间，因此也被称为纳米软玻璃体。

与传统的晶态合金相比，非晶合金具有许多独特的性质，如高硬度、高强度、高韧性、高导电性、高磁导率等。

非晶合金材料的制备需要控制镀层的生长速度和温度等制造过程中的参数，并采用特殊的制备方法。

二、非晶合金的研究现状非晶态合金的研究开始于20世纪60年代，当时主要研究镍、钴、铁等元素形成的非晶合金。

然而由于材料制备过程的复杂性以及技术水平的限制，当时制备出的非晶合金样品稳定性不够，无法广泛应用。

近年来，随着材料科学的发展，非晶合金研究取得了飞跃性进展。

目前，非晶合金应用领域正在向多个方向拓展。

研究人员已通过改进非晶合金制备方法和提高材料稳定性等手段，制备出了多种具有较好性能的非晶合金材料。

三、非晶合金在材料领域的应用1、采用非晶合金制造金属结构材料在汽车、航空、机器制造等领域，金属结构材料一直是主流。

非晶合金材料可以用来制造金属结构材料。

相比于传统金属材料，非晶合金材料具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性等特点，因此可以应用于制造航空航天器飞行器、高速列车、船舶以及各种工业机械等领域。

2、采用非晶合金制造磁性材料非晶合金还可以制造各种高性能的磁性材料，具有广泛的应用前景。

如镍基、铁基、钴基的非晶合金材料在电机、变压器、传感器等高性能电磁学器件中得到了广泛应用。

而钒铁铝、钒硼铁、铱铁等稀土非晶合金在高级磁盘和计算机存储领域的应用也逐渐增多。