奇妙的非晶态金属

在日常生活中，人们所接触的材料不外乎两类，即晶态材料和非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部原子的排列遵循一定规则；反之，原子排列处于无规则状态的材料则称为非晶态材料。形象地说，如果材料中的原子排列像被检阅的士兵方阵那样有序，该材料就是晶态材料；如果原子排列像集市的人群那样杂乱无章随意站立，那么这种材料就是非晶态材料。在我们接触的物质中，食盐、钻石等都属晶态材料，而木材、纺织品和玻璃都属非晶态材料。以往我们认识的所有金属，也几乎无一例外地属晶态材料。

金属能不能产生非晶态呢？这一直是近代材料科学着重要破释的一道难题。世界上有关非晶态合金研究的最早期报道是1934年德国人克雷默采用蒸发沉积法制备出的非晶态合金。1950年，他的同胞布伦纳又声称用电沉积法制备出了Ni－P非晶态合金。1960年，美国人杜维兹等发明直接将熔融金属急冷制备出非晶态合金的方法。与此同时，苏联的米罗什尼琴科和萨利也报道了制备非晶态合金的相似装置。1969年，美国人庞德和马丁关于制备一定连续长度条带的技术为规模生产非晶态合金奠定了技术基础。1976年美国联信公司利用快速凝固技术生产出10毫米宽的非晶态合金带材，到1994年已经达到年产4万吨的能力。

制备非晶态合金带材采用的是一种快速凝固工艺，即将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。在这里，钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，以致金属中的原子来不及重新排列而形成了杂乱无章的组合，这样就产生了非晶态合金。

与晶态合金相比，非晶态合金在物理性能、化学性能和机械性能几方面都发生了显著的变化，它的新特性主要表现在：

y。研究表明，非晶态合金的强度、韧性和耐磨性明显高于普通钢铁材料，用非晶态材料和其它材料可以制备成复合材料，也可以单独制成耐磨器件，时至九十年代，我们在日常生活中接触的非晶态材料已经很多，如采用非晶态合金制备的高耐磨音频视频磁头在高档录音、录相机中广泛应用；而采用非晶丝复合强化的高尔夫球杆、钓鱼杆已经面市。

优异的磁学特性。 如今，电力电子器件正朝着高效、节能、小型化的方向发展，新的科技发展方向相应对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即以它低损耗、高导磁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。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。

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；某种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。

由于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，铁心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”。

非晶态合金铁心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，焊机的体积成倍缩小；采用微晶材料制造的高压互感器铁心则可将测量精度由0．5级提高到0．2级。