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非晶态材料的制备专题教育课件.ppt


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第5章非晶态材料的制备Non-crystallineMaterialsSynthesis/04:55:22固体材料可以按照其中原子的排列的有序程度分为晶态和非晶态两大类。液体在缓慢降温过程中形成晶体。在这一过程中,原子有足够的时间发生重排,因此形成的晶体中原子的排列呈有序状态。液体在急冷过程中形成非晶体。在这一过程中,原子没有足够的时间发生重排,因此形成的晶体中原子的排列呈无序状态。:55:22非晶态材料的基本概念和基本性质晶态材料具有长程有序的点阵结构,其组成原子或基元处于一定格式空间排列的状态;非晶态材料则象液体那样,只有在几个原子间距量级的短程范围内具有原子有序的状态。(短程有序)晶体和非晶体的根本区别/04:55:22非晶态材料的基本概念和基本性质固体材料可分成几个层次:在完美的单晶体中,原子在整块材料中的排列都是规则有序的;在多晶体和微晶体中,只有在晶粒内部,原子的排列才是有序的,而多晶体中的晶粒尺寸通常部比微晶体中的更大一些,经过腐蚀后,用一般的金相显微镜甚至用肉眼都可以看出晶粒和晶界;在非晶体中,不存在晶粒和晶界,不具有长程有序。/04:55:22非晶态的基本定义非晶态固体中的无序并不是绝对的“混乱”,而是破坏了有序系统的某些对称性,形成了一种有缺陷、不完整的短程有序。一般认为,组成物质的原子、分子的空间排列不呈周期性和平移对称性,晶态的长程有序受到破坏,只有由于原子间的相互关联作用,使其在小于几个原子间距的小区间内(1~),仍然保持形貌和组分的某些有序特征而具有短程有序,这样一类特殊的物质状态统称非晶态。非晶态材料的基本概念和基本性质/04:55:22(1)只存在小区间内的短程有序。在近邻和次近邻原子间的键合(如配位数、原子间距、键角、键长等)具有一定的规律性,而没有任何长程有序;(2)它的衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成,没有表征结晶态的任何斑点和条纹,用电镜看不到晶粒、晶界、晶格缺陷等形成的衍衬反差;(3)当温度连续升高时,在某个很窄的温区内,会发生明显的结构相变,是一种亚稳态材料。非晶态材料的基本概念和基本性质非晶态材料微观结构基本特征/04:55:22非晶态合金迄今发现的能形成非晶态的合金有数百种,目前研究较多、有一定使用价值的合金有三大类:(1)后过渡的金属-类金属TL-M系(2)TE-TL系(3)IIA族金属的二元或多元合金非晶态半导体材料(Si、Ge以及部分硫化物)非晶态超导体(非晶合金)非晶态高分子材料非晶体玻璃自己阅读p62几种技术比较成熟的非晶态材料/04:55:22非晶态合金(金属玻璃)非晶态合金具有金属和玻璃的特征。非晶态合金的主要成分是金属元素,因此属于金属合金;非晶态合金又是无定型材料,与玻璃相类似,因此称为金属玻璃。但是,金属玻璃和一般的氧化物玻璃毕竟是两码事,它既不像玻璃那样脆,又不像玻璃那样透明,事实上,金属玻璃具有光泽,可以弯曲,外观上和普通的金属材料没有任何区别。非晶态的金属玻璃材料中原子的排列是杂乱的,这种杂乱的原于排列赋予了它一系列全新的特性。几种技术比较成熟的非晶态材料/04:55:22非晶态材料的性质高强度、高韧性抗腐蚀性软磁特性-磁导率和饱和磁感应强度高,矫顽力和损耗低。超导电性-一般较低,但延展性较好非晶半导体光学性质其他性质自己阅读/04:55:,其只有能比相应的晶体高,在一定条件下,有转变成晶体的可能。非晶态固体的形成问题,实质上是物质在冷凝过程中如何不转变为晶体的问题。/04:55:22

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