3 非晶态合金材料国内外使用概况表

2023年非晶材料行业市场分析现状非晶材料是一种不规则排列的原子结构，具有高硬度、高强度、耐磨、耐腐蚀等优点，广泛应用于电子、磁性材料、机械制造等领域。

随着科技的不断进步，非晶材料行业呈现出快速发展的势头。

本文将分析非晶材料行业的市场现状，包括市场规模、竞争格局、发展趋势等方面。

首先，非晶材料行业的市场规模在近年来呈现稳步增长的趋势。

非晶材料广泛应用于电子产品、汽车、航空航天等领域，随着这些行业的不断发展，对非晶材料的需求也在不断增加。

据统计，2019年全球非晶材料市场规模超过1000亿美元，预计到2025年将达到2000亿美元。

特别是在新兴领域如新能源、人工智能等，对非晶材料的需求更加迫切，有望成为非晶材料行业的新的增长点。

其次，非晶材料行业的竞争格局较为分散。

由于非晶材料具有抗磨损、防腐蚀等特性，许多企业进入了这个领域。

目前，全球非晶材料市场上主要的竞争者有美国的美盛集团、德国的沃克集团等。

此外，中国、日本等亚洲地区也涌现出许多非晶材料制造商。

由于非晶材料生产技术复杂，市场准入门槛相对较高，因此行业内的竞争相对较小。

再次，非晶材料行业的发展趋势主要集中在以下几个方面。

首先，非晶材料的应用领域将进一步拓宽。

当前，非晶材料主要应用于电子、磁性材料等领域，随着新能源、人工智能等新兴产业的兴起，对非晶材料的需求也将进一步增加。

其次，非晶材料的制造技术将进一步提升。

非晶材料的生产过程中需要通过快速冷却等技术来实现非晶化，目前，有关非晶材料的制造技术正在不断改进，预计未来非晶材料的质量和性能将有所提升。

最后，非晶材料将成为材料科学的研究热点。

非晶材料的不规则结构和特殊性能使得其成为材料科学研究的热门方向，相关领域的研究将进一步推动非晶材料行业的发展。

综上所述，非晶材料行业在市场规模、竞争格局、发展趋势等方面都呈现出良好的发展势头。

随着科技的不断进步和应用领域的拓宽，非晶材料行业有望实现更快速的发展，并为相关行业的发展提供更多的支持和帮助。

2024年铁基非晶合金市场分析现状引言铁基非晶合金是一种具有非晶结构的铁合金材料，具有优异的磁性、力学性能和耐腐蚀性能。

近年来，铁基非晶合金在多个领域得到广泛应用，尤其是在电子、汽车和能源行业，它的应用前景非常广阔。

本文将对铁基非晶合金市场的现状进行分析，以了解该市场的潜力和竞争情况。

市场规模和增长趋势分析市场规模根据市场调研数据，2019年全球铁基非晶合金市场规模约为XX亿美元。

其中，电子行业是该市场的主要需求方，占据市场份额的40%以上。

汽车行业和能源行业也是铁基非晶合金的重要应用领域，占据市场份额的30%和20%左右。

增长趋势随着科技的不断发展和人们对高性能材料需求的增加，铁基非晶合金市场呈现出快速增长的趋势。

预计到2025年，全球铁基非晶合金市场规模将达到XX亿美元，年复合增长率预计超过X%。

市场驱动力和挑战驱动力1.电子行业需求增长：随着电子产品市场的扩大和智能手机、平板电脑等智能终端设备的普及，对铁基非晶合金的需求量逐年增加。

2.汽车轻量化趋势：汽车行业对轻量化材料的需求日益增加，铁基非晶合金因其高强度和优异的磁性性能，成为汽车零部件的理想选择。

3.可再生能源发展：随着可再生能源的快速发展，对高效、节能、环保的材料需求增加，铁基非晶合金作为低能耗材料，具有广阔的应用前景。

挑战1.生产成本高：铁基非晶合金的制备过程中需要复杂的工艺和设备，使得生产成本较高，限制了其市场推广和应用范围的扩大。

2.技术难题：铁基非晶合金的研发和生产仍存在诸多技术难题，如脆性、热稳定性等问题，需要进一步攻克。

3.市场竞争激烈：随着市场规模的扩大，铁基非晶合金市场的竞争也越来越激烈。

全球多家知名企业已进入该市场，使得企业间的竞争加剧。

市场前景和发展方向市场前景铁基非晶合金市场具有广阔的应用前景。

随着新能源汽车、智能手机、电子设备等行业的发展，对铁基非晶合金的需求将不断增加。

特别是在新能源领域，铁基非晶合金在发电设备、变压器等关键部件中的应用将成为未来的发展趋势。

非晶合金材料的制备方法及应用现状非晶合金材料是一种新型材料，其在物理、化学、力学性能方面都具有很高的优势，得到了众多领域的广泛使用。

非晶合金材料制备方法在非晶合金材料的制备方法中，有两种常见的方法：快速冷却法和球磨法。

其中，快速冷却法又称为“淬火制备法”，还可以分为单轴淬火和多轴淬火。

单轴淬火主要是指将母合金液体经过一定的方法，使其在几秒钟到几分钟内直接冷却到玻璃态，从而制成非晶合金。

而多轴淬火是指在母合金液体中注入惰性气体，然后通过高压喷射使液体产生类似渦流的剧烈运动，带来极高的淬火冷却速度。

快速冷却法的主要优点是制备出非晶化程度高、硬度大、耐腐蚀性能好的非晶合金材料。

而球磨法是指将母合金粉末置于球磨机中，不断地对其进行磨削、摩擦，从而使得母合金粉末在高能状态下产生类似于溶解的小区域，然后再使其迅速冷却，形成非晶合金。

球磨法制备非晶合金的优点是可以制备出成分复杂、具有大量均匀的局部成分非均匀性和微观结构非均匀性的材料。

非晶合金材料的应用现状非晶合金材料具有很高的声学和热学性能，因此在制造声音、传热和发电设备的过程中应用十分广泛。

例如，在印刷机、粘胶机、轧钢机等机械加工设备中，可以利用微米级的非晶合金带传感器探测轴承的温度和振动情况，避免机械故障，提高机械加工的质量和效率。

此外，非晶合金材料还广泛应用于制造电容器、电感器、电动机和电子器件等领域。

在电力传输领域中，使用非晶合金带替代传统的铜线，可使电力损耗减少40%以上；而在信息技术领域中，使用非晶合金带制造的磁性存储器比传统硬盘具有更大的存储容量和更高的读写速度。

此外，在汽车和工程机械等领域，非晶合金材料还可以用于增加机械零件表面的硬度和耐磨性，提高耐腐蚀性，从而提高整个机械的使用寿命。

总体来说，非晶合金材料的制备方法和应用领域十分广泛，一定程度上解决了传统合金材料在力学、耐腐蚀等方面的局限性。

然而，非晶合金材料目前仍面临着高成本、生产效率低等问题，需要进一步发展和探寻制备方法及应用领域，以推进其在多领域的更广泛应用。

2023年非晶态合金行业市场分析现状非晶态合金是一种具有非晶态结构的材料，具有优异的力学性能、磁性能、耐蚀性能和导电性能等优点，在多个领域有着广泛的应用。

随着新材料技术的不断发展，非晶态合金行业市场正处于快速发展的阶段。

首先，非晶态合金在电子行业市场具有很大的潜力。

随着电子产品的不断更新换代，对材料性能的要求也越来越高。

非晶态合金具有高导电性和低电阻率的特点，适用于制作电子元件和电路板等关键部件。

近年来，随着5G通信技术和人工智能技术的飞速发展，电子行业对高性能材料的需求也相应增加，这将为非晶态合金市场带来更大的发展空间。

其次，非晶态合金在汽车行业市场也有广阔的前景。

汽车制造业一直是非晶态合金的重要应用领域之一。

非晶态合金具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，可以制造轻质且坚固的零部件，提高整车的性能和安全性。

随着新能源汽车的快速发展和汽车轻量化的需求增加，对非晶态合金的需求量也将进一步提高。

预计未来几年，非晶态合金在汽车行业市场将保持较快的增长。

此外，非晶态合金还可以应用于医疗行业、航空航天行业和新能源行业等多个领域。

在医疗行业，非晶态合金可以用于制造医疗器械和人工关节等医疗器材，具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能。

在航空航天行业，非晶态合金可以制作轻质且高强度的航天器零部件，提高飞行器的性能。

在新能源行业，非晶态合金可以制作高效的太阳能电池和燃料电池等新能源设备，推动新能源的开发利用。

然而，尽管非晶态合金具有广阔的市场前景，目前该行业还面临一些挑战。

首先，非晶态合金的制备工艺相对复杂，生产成本相对较高。

其次，行业内竞争激烈，技术创新速度较快，企业需要不断提升技术能力和产品质量，才能在市场竞争中占据优势。

总之，非晶态合金是一种具有广阔应用前景的新材料，随着相关技术的不断进步和市场需求的增加，非晶态合金行业市场将继续保持快速发展。

然而，企业需要不断创新和提升核心竞争力，才能在市场中获得更大的份额。

2023年非晶软磁合金材料行业市场环境分析一、行业概述非晶合金材料是一种新型的金属材料，由于其具有优良的软磁性能，被广泛应用于电力传输、电子信息、汽车电气设备、航空航天和医疗器械等领域。

非晶合金材料是一种非晶态的金属材料，它是将大量的金属元素熔化后快速冷却而成的，具有高温稳定性、高饱和磁感、低磁留、低矫顽力、高导磁率等特点。

二、市场需求分析（一）国内市场需求1、电力传输行业：随着我国电力工业的快速发展，电线圈材料对高导磁率和低损耗的非晶合金材料需求量增加。

非晶合金材料可以在电器设备的工作环境下保持高导磁率，放电时也不会产生电流噪声，被广泛应用于变压器、电感器等电力设备。

2、电子信息行业：在电子设备中，非晶合金材料被用作高频变压器、反激变压器、信号变压器等，以提高设备的工作效率和稳定性。

3、汽车电气设备行业：随着国内汽车行业的高速发展，对非晶合金材料的需求也不断增加。

在车辆电子系统中，非晶合金材料被用作变压器、传感器等，以提高车辆的性能和稳定性。

4、航空航天行业：在国防工业中，非晶合金材料被用作高速电动机、变压器、动力电源等，以提高飞行器的传动效率和能量密度。

5、医疗器械行业：在医疗器械中，非晶合金材料被用作人工心脏、人工血管、心脏起搏器等，以提高器械的性能和安全性。

（二）全球市场需求除了国内市场需求，随着世界经济的发展和全球化计划的推进，全球市场对非晶合金材料的需求也在不断增加。

欧美、日本等发达国家在汽车、电子、军工等领域对非晶合金材料的应用很广，对非晶合金材料的需求量较大；而新兴工业国家，如印度、巴西、俄罗斯等也在逐渐认识到非晶合金材料的重要性，市场需求呈上涨趋势。

三、市场竞争分析目前国内非晶合金材料的市场竞争格局主要分为两大阵营：一是在早期较早进入该领域的玻璃钢研究所，如华南理工大学、中南大学等；二是近年来涌现的多家新进企业，如烟台非晶材料技术研究中心、长春益力新材料技术开发有限公司等。

这些企业在技术研发、产能升级、市场销售等方面，都在积极争夺市场份额。

非晶态合金在领域中应用探讨一、前言随着科技的不断进步，材料科学领域的发展也越来越迅猛。

在众多材料中，非晶态合金具有独特的性质和广阔的应用前景。

本文将探讨非晶态合金在领域中的应用，介绍其相应制备方法、性能及应用和发展前景。

二、非晶态合金概述非晶态合金是作为一种新型合金材料出现的。

相比于晶态结构的合金，非晶态合金具有更好的结构和物理性能，能够提高材料力学性能，强度和耐腐蚀性均有较大幅度的提升。

同时，它具有良好的塑性和可变形性，可以方便进行板材生产、复合材料和工程塑料等领域的开发。

此外，非晶态合金在电子、医疗、航空、汽车、环保等行业中也有广泛的应用。

三、非晶态合金制备方法1. 熔融法熔融法是制备非晶态合金的一种常用方法。

该方法是在高温下，将各种元素按一定比例混合，并加入适量的助熔剂，使其熔融混合。

在制备过程中施加快速冷却手段，使混合物迅速冷却至非晶态，在短时间内形成非晶态合金。

2. 溅射法溅射法是将两种或多种材料加热到一定温度后，将之剥离出来形成薄膜。

通过这种方式制备出的非晶态合金，具有多孔结构，在表面区域有较强的反射作用。

3. 高压射频溅射法高压射频溅射法是在高压气氛下利用射频溅射，将材料气化在靶材上，然后快速冷却，获得非晶态合金材料。

该方法适用于制备非常薄的非晶态结构薄膜材料。

四、非晶态合金性能及应用1. 高硬度性非晶态合金的硬度通常达到700到1500公斤/毫米，其硬度甚至比一些工具钢还要高。

2. 高韧性非晶态合金可以通过改变冷却速率和合金元素配方组成来调节其机械性能。

通过优化预合成技术和快速制备复杂形状的非晶态合金，可以生产出高韧性和高拉伸特性的材料。

3. 耐腐蚀性非晶态合金在许多化学环境下具有良好的耐腐蚀性。

高硬度、高韧性和稳定性使得这些合金特别受欢迎。

4. 应用领域非晶态合金在航空航天、汽车工业、医疗器械、工具和模具、声学混响、信息技术和环保等方面有广泛的应用，例如开发制造模具、防弹材料，以及生产读写头，减震、减音、消声等。

非晶软磁合金材料业现状与发展前景1非晶软磁合金材料及其应用1.1非晶软磁合金材料及其形成机理我们根据原子排列方式把物质划分为晶体和非晶体两类。

物质里面的原子排列是整齐有序的叫做晶体;物质的原子排列是混乱的叫做非晶体。

通常情况下，金属及合金在从液体凝固成固体时，原子总是从液体的混乱排列转变成整齐的排列，即成为晶体。

但是，如果金属或合金的凝固速度非常快（例如用每秒高达一百万度的冷却速率将铁－硼合金熔体凝固），原子来不及整齐排列便被冻结住了，最终的原子排列方式类似于液体，是混乱的，这就是非晶合金（又称为金属玻璃）。

由于不同的物质形成非晶所需要的冷却速度大不相同。

单一金属需要每秒高达一亿度以上的冷却速度才能形成非晶态。

受目前工艺水平的限制，实际生产中难以达到如此高的冷却速度，普通的单一的金属难以从生产上制成非晶。

为了获得非晶态的金属，一般将金属与其它物质混合。

当原子尺寸和性质不同的几种物质搭配混合后，就形成了合金。

这些合金具有两个重要性质：①合金的成分一般在冶金学上的所谓“共晶”点附近，它们的熔点远低于纯金属，例如FeSiB合金的熔点一般为1200度以下，而纯铁的熔点为1538度；②由于原子的种类多了，合金在液体时它们的原子更加难以移动，在冷却时更加难以整齐排列，也就是说更加容易被“冻结”成非晶。

有了上面的两个重要条件，合金才可能比较容易地形成非晶。

实际上，目前所有的实用非晶合金都是两种或更多种元素组成的合金，例如Fe-Si-B，FeNiPB，CoZr，ZrTiCuNi等。

迄今为止，国内外非晶合金开发最多的是作为软磁材料的一类。

它们在化学成分上的一个共同点是：由两类元素组成：一类是铁磁性元素（铁、钴、镍或者他们的组合），它们用来产生磁性；另一类是硅、硼、碳等，它们称为类金属，也叫做玻璃化元素，有了它们，合金的熔点比纯金属降低了很多，才容易形成非晶。

1.2非晶软磁合金材料的种类1.2.1铁基非晶合金铁基非晶合金：主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。

非晶软磁合金材料行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Non-crystalline soft magnetic alloy materials, also known as amorphous alloys, have been widely used in various industries such as electronics, automotive, and renewable energy due to their excellent magnetic properties. In recent years, the market for non-crystalline soft magnetic alloy materials has witnessed significant growth and is expected to continue to expand in the coming years. In this article, we will analyze the current market situation of the non-crystalline soft magnetic alloy materials industry and provide insights into the future development trends for the next three to five years.目前，非晶软磁合金材料，也被称为非晶合金，因其优异的磁性能，已广泛应用于电子、汽车和可再生能源等各个行业。

近年来，非晶软磁合金材料市场呈现出显著增长，并有望在未来继续扩大。

在本文中，我们将分析非晶软磁合金材料行业的当前市场情况，并提供未来三到五年发展趋势的见解。

Current Market Situation当前市场情况The global market for non-crystalline soft magnetic alloy materials is experiencing steady growth, driven by increasing demand from key end-user industries such as electronics, automotive, and power generation. The rising adoption of electric and hybrid vehicles is further fueling the demand for non-crystalline soft magnetic alloy materials, as these materials are essential for the efficient operation of electric motors and transformers. Additionally, the growing focus on renewable energy sources such as wind and solar power is contributing to the expansion of the non-crystalline soft magnetic alloy materials market, as these materials are used in the manufacturing of high-efficiency power generation equipment.全球非晶软磁合金材料市场正在稳步增长，受到电子、汽车和发电等关键终端用户行业需求增加的推动。

非晶态材料的应用前景随着科技的不断发展，材料科学已经成为了一个备受重视的研究领域。

它不仅可以改变我们的生活，也可以推动技术的进步。

在材料科学中，非晶态材料的发现和应用受到了广泛的重视。

它不仅可以在电子、化学、冶金和机械等领域发挥重要作用，也可以在环保、医学和航空等行业中发挥特殊作用。

在本文中，我们将探讨非晶态材料的应用前景。

一、非晶态材料概述非晶态材料是相对于晶态材料而言的，是指材料在经历一定的加工和处理后，形成了无序的长程结构，而且没有明显的晶体结构。

由于其基本结构的无序性，非晶态材料具有许多独特的物理和化学性质。

二、非晶态材料的应用领域1. 电子行业随着信息技术的发展，电子元器件已经成为了必不可少的一部分。

传统电子元器件主要采用晶体硅作为基材，但是随着逐步走向纳米级别，晶体硅的物理性质会发生变化。

非晶态材料由于可以保持一定的优良性能，已经逐渐被应用在电子元器件的制造中。

2. 能源用途另一个应用领域是能源。

非晶态材料的制备过程中，可以通过控制材料中的缺陷来调节导电性质，具有很高的热稳定性和长寿命。

因此它逐渐在太阳能电池、电池以及储能材料中得到了广泛的应用。

3. 医学行业由于非晶态材料具有无晶体结构和可控制的缺陷，因此，在医疗应用中，可以用于制造特殊的医用针、医疗供材和人工器官等等。

例如，使用可活性的金属玻璃或非晶对电极嵌入体表部分，可以成为临床上高效的心脏支架。

4. 建筑领域建筑材料也可以用非晶态材料代替传统材料，以节约成本和延长使用寿命。

例如，可以使用无序的玻璃材料代替晶体结构的玻璃，制作既美观又具有耐用性的建筑材料。

三、非晶态材料的未来在现代科技高速发展的背景下，非晶态材料有着非常广阔的应用前景。

尤其是在信息和电子技术领域，非晶态材料将成为一种非常有前途的研究方向；而在医学领域，非晶态材料的研究也逐渐得到注重。

未来，随着新材料技术的发展和应用研究的深入，非晶态材料的应用前景无限广阔。

总的来说，非晶态材料的应用前景非常广泛。

第15卷　第4期广东有色金属学报Vol.15,No.42005年12月J OURNAL OF GUAN G DON G NON 2FERROUS M ETAL SDec.2005收稿日期:2005-05-09作者简介:胥锴(1974-),男,山东阳谷人,在读硕士.文章编号:1003-7837(2005)04-0030-07非晶态金属材料研究现状与前景胥　锴,吴子平,刘　萍(江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000)摘　要:非晶态金属是新型的金属材料.它已成为金属材料领域的研究热点,并在有些领域已得到广泛的应用.文章介绍了它的性质、制备方法、应用及其在我国的应用现状与前景.关键词:非晶态金属;性质;应用;前景中图分类号:TB383 文献标识码:A 非晶态金属是一种“年轻”的金属材料,从它诞生以来,就显示出了巨大的潜能.人们不断地发现它的各种奇异的、优良的特性,非晶材料已被广泛应用[1].与此同时,人们对该材料的磁性、电学性质、力学性质、化学性质以及非晶态之形成及结构进行了广泛的研究,希望在这个亚稳的非晶态结构基础上研发出具有全新的结构和性能的新材料.1　非晶态金属材料及性质1.1　非晶态金属材料物质的结构决定了其性质.物质材料按其结构分类,可分为晶体和非晶体两大类.常见的金属材料从结构上看一般都属于晶体材料.近几十年来,人们发现了金属存在的另一种结构形式———非晶态.如果把晶体结构的金属视为金属的“常现性态”的话,那么,非晶态金属就是金属的“特常现性态”.非晶态金属又可形象的称为金属玻璃(非晶合金原子的混乱排列类似于玻璃).对于金属材料来说,通常情况下,当金属或合金从液体凝固成固体(例如钢水凝固成钢锭)时,原子总是从液体的混乱排列转变成固体的整齐排列,即成为晶体.因为只有这样,其结构才最稳定.但是,如果金属或合金的凝固速度非常快(例如以106℃/s 的冷却速率将铁2硼合金熔体凝固),原子来不及整齐排列便被冻结住了,最终的原子排列方式类似于液体,是混乱的,这就是非晶合金.从理论上说,任何物质只要它的液体冷却速率足够快,原子来不及整齐排列就凝固,那么原子在液态时混乱排列并迅速冻结,就可以形成非晶[2].有人根据这一特点又将非晶合金称为“过冷液”.但是,不同的物质形成非晶所需要的冷却速度大不相同.例如,普通的玻璃熔体只要慢慢冷却下来,得到的玻璃就是非晶态.而单一的金属则需要108℃/s 以上的冷却速度才能形成非晶态.目前,受工艺水平的限制,在实际生产中难以达到如此高的冷却速度,也就是说,普通的单一的金属难以在生产中制成非晶.故非晶态金属多为合金,纯的非晶态金属很少.非晶态金属结构是一种亚稳态结构.在一定的条件下(比如高温、强冲击作用)会向更稳定的状态———晶态转变而变成普通晶态金属.我们把这一转变过程称为“晶化”.非晶态金属结构的无序性带来了结构的复杂性,给相应的研究工作带来了很大的困难.加上它又是那么的“年轻”,人们至今尚未能找到一个理想的物理或数学模型来描述或表征非晶态金属的结构.然而,这并不妨碍人们对它的研究兴趣.最近的研究表明,非晶态金属结构与“硬球无规密堆模型”相近,属于长程无序,短程有序的结构.这种短程有序表现在两个方面[3]:某个原子最近邻的特定原子种类,称为化学短程序(CSRO);这些特定种类原子在空间的特定堆积,称为拓扑短程序(TSRO).正是这两种短程序的存在,使得非晶态金属表现出许多优异的性能.1.2　性 质非晶态金属得以广泛研究和应用的原因是它具有结晶金属不具备的各种优良特性.影响物质性能的根本因素除了其成分外,就是原子的排列以及电子状态.从结构上看,非晶态金属的构造与结晶金属不同,原子排列紊乱无序,原子之间相互作用,电子所处的状态都与结晶金属不同.非晶态金属的这种特殊结构,决定了其性能与结晶金属有很大差异.除此之外,还有一点应强调的是非晶态金属在成分上的特殊性.非晶态金属大都是多元素合金,从均匀的液体状态快速冷却、凝固,使各元素能均匀分布,形成一个固溶体.添加各种不同的元素会使非晶态金属产生各种不同性质.这种在成分上自由调节的特殊性给非晶态金属带来了很大影响.结晶金属则不同,多元素所形成的合金,像平衡状态图所示的一样,大部分都形成化合物,或是分离成几个相,多元素在一个相中均匀的混合,形成固溶体的范围少.所以,结晶金属不具备非晶态金属的多种元素任意、均匀混合的特点,结构和成分上的特殊性决定了非晶态金属有各种特殊性能[4].非晶态金属位错密度高,宏观组织均一,没有晶界等缺陷,被认为是一种具有高韧性、高强度的材料.实验证明,非晶态金属的强度比结晶金属材料要高得多.铁系非晶态金属的最高强度达450kg/ mm2,钴系和镍系也达300kg/mm2以上,比人们所知的强度最高的钢丝线强度(直径为0.18mm的钢丝线强度为280kg/mm2)还高.非晶态金属中虽然含有许多非铁磁性元素,难以得到很强的磁化,但其没有结晶金属的磁的各向异性,也不存在阻碍磁畴壁移动的结晶缺陷及析出物,因而它的磁滞损失非常小.此外,非晶态金属的电阻率是结晶金属的5～6倍,它的涡流损失也很小.非晶态金属是极理想的软磁材料,它具有低矫顽力、高导磁率及高频特性好等优良特性.由于非晶态金属没有成分变化而引起相变现象,磁性可以随成份连续变化,所以可以做出各种特性的非晶态磁性金属.从构造上看,非晶态金属没有晶界、层错等缺陷,没有偏析、析出及异相,当添加适当元素形成亚稳态后,会显示出惊人的抗腐蚀性,在酸性、中性或碱性等各种溶液中长期浸泡而不被腐蚀.如在Fe基合金中添加Cr和Mo,其耐腐蚀性之强令人难以置信.可以说,这是非晶态金属的构造特殊性和成分特殊性而带来的结果.非晶态金属除了高强韧性、超耐腐蚀性和软磁性外,还具备许多其他特性,如耐放射线损伤.通常中子照射到结晶金属上后,原子的点阵排列会遭到破坏,出现很多缺陷使材料性能下降,但是非晶态金属在放射线长期照射后既不脆化,导电性也不下降.将来人类可利用原子能以及氢的核聚变能解决能源问题.由于原子炉以及核聚变炉中有大量的放射线,因此,要求耐照射损伤的材料,非晶态金属的耐放射线损伤的特性将有助于解决这一问题.非晶态金属的构造可以看成是无数个缺陷的组合体.表面处于非常活泼的化学状态,可以作为很有前途的催化剂材料.另外,很多非晶态金属具有超导性,可作为贮氢材料减轻材料粉化的问题等.非晶态金属的历史还很短,随着其研究的深入,还会发现许多新的特性.2　非晶态金属的制备[5]制备非晶态金属的方法很多,大致可分为液相急冷法、气相沉积法、化学溶液反应法及固相反应法等几大类.液相急冷法和气相沉积法是较常见的两种方法.从材料制备的工艺和产品的质地来看,液相急冷法是比较好的一种,目前已成为制备各种非晶态金属的主要方法.2.1　液相急冷法此方法是将金属加热熔化,然后采取各种方法让液态金属快速冷却凝固,形成非晶态金属.该方法在非晶态金属制作中用得最广泛、最频繁,目前得到应用的非晶态金属几乎都是由此法制成的.此方法的种类很多,用不同的急冷法得到的非晶态金属的形态、性质有很大的不同.目前,非晶态金属的大型制造设备可连续生产宽达20cm的非晶态金属薄带.利用单轮法还可以制作复合非晶态薄带,即利用两个坩埚将金属熔化,然后同时喷到同一个快速旋转的轮子上,就可以得到两种材料接合的复合非晶态金属薄带.除此之外,13第15卷　第4期 胥　锴等:非晶态金属材料研究现状与前景还可利用激光、电子束等离子体等手段在碳素钢等金属表面涂盖一层耐腐蚀的非晶态金属膜,或利用脉冲大电流将多晶薄膜快速熔化,快速凝固成非晶态金属膜[6],或利用熔射法将10μm左右的合金粉末通过等离子体熔化后喷到冷却板上,制取带状或粉末状非晶态金属.这些方法都属于液相急冷法.液相急冷法的特点是让液态金属中的热量在非常短的时间内散发掉,使晶核的形成及长大得到抑制,冷却时间t0随温度、压力、成分、短程有序性等的差异而不同,一般t0在10-2～10-7s的范围内.冷却速率是液相急冷法的关键因素之一,冷却速率越快,会使非晶态金属的形成范围加宽,非晶态金属的尺寸加大,非晶态的均一性好,从而使非晶态金属的热稳定性提高.非晶态化均一性对材料性能的影响极大,如果试料中有微小的结晶成分存在,那么材料的许多性质显著下降.如很多脆性的非晶态金属往往是因没有完整均一地非晶态化,或虽是均匀非晶态化,但在保存中又出现了结晶而造成的.2.2　气相沉积法气相沉积法是通过加热、溅射等各种手段使金属先变成原子、分子、离子或原子团状态,然后沉积到基板上,形成非晶态金属.此法是从制作非晶态金属磁性薄膜而发展起来的.目前,制造薄膜、超微粉、多层膜以及人造晶格膜经常运用气相沉积法.此法大体上可以分为两大类:一类是物理气相沉积法,包括真空蒸镀法、溅射法、离子束法、ICB(Iion cluster beam)法等;另一类是化学气相沉积法,包括热CVD 法、光CVD法和等离子体CVD法.气相沉积法的非常重要的因素是飞往基板的粒子运动能量和基板周围的真空度.真空蒸镀法虽有基板温度不升高、堆积速度快、装置结构简单及调节方便等优点,但是粒子运动能量低,仅有0.01～1 eV左右,必须将基板温度降到很低才行.另外,形成的膜与基板结合强度低,所以在非晶态金属制作中用得不多.溅射法虽然膜的形成机构复杂,难以控制,基板温度上升显著,但是离子能量约为10eV,很适合做非晶态金属膜,而且膜与基板接合牢,成分控制也比真空蒸镀膜好,是制取非晶态金属薄膜的主要方法.用溅射法能使一些用液相急冷法不能非晶态化的合金非晶态化,如Fe2Mo,Fe2La,Fe2Cu2 Ag等合金系.溅射法的主要缺点是离子能量难以控制,基板温度上升快,真空度低及Ar等气体杂质易混入试料中.用此法获得的非晶态金属的性能与液相急冷法获得的非晶态金属的性能相差很大.最近离子束法的研究很受重视.此法真空度高,能避免Ar等气体杂质混入,离子束也容易控制,可以在很宽的成分范围内制取纯净度很高、性能很好的非晶态薄膜,不足处是膜形成速度太慢.ICB法是一种速度较快的非晶态金属薄膜形成方法.将试料加热熔化使金属蒸发形成原子团,同时使原子团离子化,以离子团的形式加速飞向基板.此法真空度高,不存在Ar等气体杂质混入问题,同时基板温度上升问题也能避免,但目前还没有发现此法形成的非晶态金属薄膜有什么很实用的特性.另外,在设备和技术上还有不少问题尚待解决.CVD 法也可以用来制非晶态金属薄膜,但一般仅在高熔点金属及金属陶瓷合金中有所应用,如可以制备SiC,SiB,SiN等非晶态薄膜.2.3　化学溶液反应法化学溶液反应法包括电解镀膜法和无电解镀膜法.电解镀膜法是早已为人们所知的非晶态金属薄膜制作法,是通过加入电流使金属离子直接还原析出在电极上,其最大特点是简单,能大面积形成非晶态金属薄膜.最近此法又开始重新引人注目,在材料的防腐等领域中得到了应用.由于此法是在溶液中靠电极反应而生成膜,因此控制溶液的种类、温度及电解条件等都很重要.无电解镀膜法是不加电流,而在溶液中加入一些还原剂,靠其化学反应在基板上析出形成薄膜.例如,将CoCl2・6H2O,Na H2PO2・H2O,N H4CNa KC4H4O6混合,调成p H为9～10的水溶液,经反应可生成Co2P非晶态金属膜,按类似条件也可以形成Ni2P,Ni2Fe2P及Ni2B等非晶态金属膜.除这两种以外,最近又发现金属离子水溶液和氢化、硼化物的水溶液混合,在短时间内可产生大量非晶态金属超细粉.这种现象在Fe2B,Co2B,Fe2M2 B,Ni2M2B(M=Cr,Mo,W,Mn)等许多合金中都得到证实,此方法的原理与无电解镀膜类似.用此法制成的非晶态金属为20nm左右的超细粉,而且形成非晶态金属的成分范围与液相急冷法有很大不同.现在已开始对这些超细粉进行物性研究,并发现了一些良好的特性.2.4　固相反应法目前,这个领域的研究最活跃,作为非晶态金属制作的新方法受到极大的关注.固相反应法大体上23广　东　有　色　金　属　学　报 2005可以分为四大类.第一类是利用电子线、放射线等的照射使金属非晶化,如Zr3Al,Ni Ti,Cu4Ti3和Ni3M 等金属间化合物受照射后形成非晶态金属.第二类是将两种金属作成间隔为数mm的多层膜,然后在高真空中加热到数百度,靠加热反应形成非晶态金属.如在Au2La,Zr2Ni,Ni2Hf,Co2Zr,Co2Hf和Rh2 Si等系中成功地获得了非晶态相.第三类是让AB, AB2和AB3型金属间化合物在常温或常温以上的高温中吸收氢气,在金属与氢气反应中形成非晶态金属.如Laves相RM2(R=稀土金属;M=Fe,Ni,Co, Mn),Do19型R3M(R=La,Pr,Nd,Sm;M=Ga,Al)以及C23B8型的许多金属间化合物,在适当的条件下与氢气反应,都可以形成非晶态金属.此方法获得非晶态金属一般以粉末状为多,也有块状的.通过控制氢气的压力及反应温度可以改变非晶态金属的形态及特性.第四类是机械合金化法(mechanical allo2 ying,简称MA法).这种方法是将数种金属粉末混在一起,靠球磨碰撞等机械能量使金属粉末局部破坏、压挤,在微观上混合化、合金化和微粒化,通过局部加热和扩散反应,获得非晶态金属粉末.前三种方法形成非晶态相的合金成分都有局限于金属间化合物的倾向,而MA法则不存在此限制.MA法能在液相急冷法不能获得的合金成分范围内获得非晶态相,这已在Fe2Zr,Cu2Nb2Sn,Ag2Cu,Ni2Ti,Ni2Zr, Cu2Zn和Ag2Fe等许多系中得到证实.此法所需的设备简单,操作方便,适应的合金范围宽,是一种大量生产非晶态金属粉末的有效方法.近几年来,与MA法有关的研究很活跃,但用此法制出的非晶态金属粉末很微细,表面易氧化,反应所需时间长,容器的磨损带来的杂质混入现象也难以避免.另外,非晶态化的均一性与液相急冷法相比是否相同还不清楚.关于粉末及压粉体性能达到或超过液相急冷法的粉末及压粉体的性能报道也很少,这些都是急待解决的问题.与MA法相似的还有机械压粉体法(mechanical grinding,简称M G法).M G法与MA 法的不同之处是出发原料不同,它不是以两种以上的纯金属粉末,而是以几种金属的合金粉末为原料.3　非晶态金属的性能及其应用[7]与晶态合金相比,非晶态合金在物理性能(力、热、电、磁)和化学性能等方面都发生了显著的变化.而几乎所有的这些特性都可以进一步挖掘和利用,给我们带来科学的、经济的、社会的利益和价值.3.1　非晶态金属的力学性能及应用研究表明,非晶态合金与普通钢铁材料相比,有着突出的高强度、高韧性和高耐磨性.根据这些特点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.在日常生活中我们接触的非晶态材料已经很多,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;把块状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到广泛的应用.3.2　非晶态金属的电学性能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.人们发现,在某些特定的温度环境下,非晶的电阻率会急剧的下降(跃变效应),利用这一特点可设计特殊用途的功能开关.还可利用其低温超导现象开发非晶超导材料.目前,人们对非晶态合金电学性能及其应用方面的了解相对较少,尚有待进一步研发.3.3　非晶态金属的磁学性能及应用非晶态合金具有优异的磁学性能.在非晶的诸多特性中,人们目前对这一方面的研究相对要深入些.常常有人对图书馆或超市的书或物品中所暗藏的报警设施感到惊讶,其实,这不过是非晶态软磁材料在其中发挥着作用.与传统的金属磁性材料相比,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.根据铁基非晶态合金具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点,现代工业多用它制造配电变压器,铁芯的空载损耗与硅钢铁芯的空载损耗相比降低60%～80%,具有显著的节能效果.应用非晶态合金配电变压器所带来的巨大节能效益意味着可以通过节能减少新建电厂的数量,同时减少新建电厂对环境的污染,从这个意义上讲,非晶态材料被誉为“绿色材料”.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,用非晶态合金铁芯变压器制造的高频逆变焊机,大大提高了电源工作频率和效率,焊机的体积成倍减小.如今,电力电子器件正朝着高效、节能、小型化的方向发展,新的科技发展方向对33第15卷　第4期 胥　锴等:非晶态金属材料研究现状与前景磁性材料也提出了新的要求.于是,一种体积小、重量轻的非晶态软磁材料以损耗低、导磁高的优异特性正逐步代替一部分传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体材料,成为目前研究最深入、应用领域最多、最引人注目的新型功能材料之一.3.4　非晶态金属的化学性能及应用非晶态合金还具有优异的化学性能.研究表明,非晶态合金对某些化学反应具有明显的催化作用,可以用作化工催化剂.某些非晶态合金通过化学反应可以吸收和释放出氢,可以用作储氢材料.由于没有晶粒和晶界,非晶态合金比晶态合金更加耐腐蚀,因此,它可以成为化工、海洋等一些易腐蚀的环境中应用设备的首选材料.3.5　非晶态金属材料与纳米晶金属材料非晶态金属与纳米晶金属材料有着非常亲缘的关系.通过一些特殊的方法控制非晶晶化的过程,可以得到致密良好、纯净度很高并符合期望的纳米晶金属材料.根据近期文献报道,在诸多非晶晶化法中,退火晶化法和激波诱导晶化法是比较成功也比较好的两种方法[8].20世纪80年代末,日本的吉泽克仁等发现,含有Cu和Nb的铁基的FeBSi非晶合金在晶化温度以上退火时,会形成非常细小的晶粒组织,晶粒尺寸仅有10～20nm,这时材料的磁性能不仅不退化,反而非常优良.这种非晶合金经过特殊的退火晶化而形成的晶态材料称为纳米晶合金(以前也曾称为超微晶合金).铁基纳米晶合金的磁性能几乎能够和非晶合金中最好的钴基非晶合金相比,但是却不含有昂贵的钴,所以被广泛应用于高频变压器铁芯,替代铁氧体和坡莫合金等.4　我国非晶态金属材料的发展现状及前景4.1　我国非晶金属的发展现状我国尽管涉足非晶领域较晚,但是发展较快.从1976年开始非晶态合金的研究工作,非晶态合金实验走过了从实验室材料工艺研究到百吨级中间实验的艰辛阶段再进而步入千吨级的生产规模,初步形成了非晶态合金科研开发和应用体系.如今,中国的非晶态合金的科研开发和应用能力已经达到国际先进水平,共取得100多项科研成果和20多项专利. 1996年国家组建了非晶微晶合金工程技术研究中心,是国内最早开发非晶纳米晶合金的单位之一,承担并完成了国家科委六五～九五科技攻关任务,共取得多项国家科研成果和专利,非晶带材自动卷取技术荣获1988年国家十大科技新闻之一.中心现有7条非晶带材生产线,可生产200mm以下不同规格的铁基、铁镍基、钴基非晶带材和铁基纳米晶带材,年生产能力300t以上.一条非晶纳米晶铁芯及元器件生产线,年生产能力达20余万只.已经投入试生产的千吨级非晶带材和配电变压器铁芯生产线,年生产能力将达到3000t非晶带材和200t配电变压器铁芯.尤其值得一提,于2000年我国完成的千吨级非晶带材生产线成功喷出了220mm的非晶带材(重量200余公斤,其表面质量良好).220mm宽非晶带材的喷制成功标志着我国非晶工艺、装备的技术水平前进了一大步(目前美国生产的非晶带材的最大宽度为217mm).由于形成非晶态金属的条件限制(需快速冷凝),目前所生产的非晶合金基本都是带材,这就大大地限制了非晶合金的应用范围.现在人们正致力于“大块非晶”合金的研究和开发,并在非晶形成机理方面取得了长足的进步[9,10],认识到形成非晶的临界条件不完全取决于冷却速率,还取决于过冷液达到亚稳态的程度(可用过冷度ΔT x表征),过冷度的大小衡量了非晶的形成能力,它与构成合金的组成有关.根据这一观点,只要合理的配制合金,就可以用相对较低的冷却速率铸造出具有较强形成能力的大块非晶合金[11,12].如今采用吸铸法已制备出直径达30mm的Zr基非晶合金,而对Pd2Ni2Cu2P报道的尺寸已达72mm[13].目前,我国的科技工作者在非晶形成规律的研究和工艺改进方面开展了大量的工作,取得较大进展[14].开发了一系列有自主知识产权的非晶材料制备的新技术和新工艺[15,16],并获得许多具有优异性能的非晶合金新体系.建立了有自己特色的研究非晶性能的方法,建立了在位X射线衍射研究多层膜中互扩散的新技术,精确测量出一系列多层膜在固相反应中的互扩散系数,发现多层膜中扩散规律及与固相反应的关系.首次将高压技术结合到合金体系的非平衡相变热力学和动力学过程的研究中,采用高压淬火方法制备Pd2Ni2P,ZrNiAl等大块非晶合金[17];用激波诱导晶化法制备出晶化完全、物相丰富的极有特色的纳米合金[18],采用高压方法在块43广　东　有　色　金　属　学　报 2005。