第三章非晶态材料的基本概念和性质.pptVIP

5. 非晶体玻璃 玻璃是非晶态固态中的一种，玻璃中的原子不像晶体那样在空间作远程有序排列，而近似于液体，一样具有近程有序排列，玻璃像固体一样能保持一定的外形，而不像液体那样在自重作用下流动。 石英玻璃 钠钙硅玻璃 硼酸盐玻璃 其他氧化物玻璃（铝酸盐玻璃、铝硼酸盐玻璃、铍酸盐玻璃，矾酸盐玻璃） 常见的非晶态玻璃 (P63): 3.1.3 非晶态材料的特性 1. 高强度、高韧性 许多非晶态金属玻璃带，即使将它们对折，也不会产生裂纹。 对于金属材料，通常是高强度、高硬度而较脆，然而金属玻璃是两者兼顾，不仅强度高、硬度高，而且韧性也较好。 非晶态合金的硬度、抗拉强度很高，抗疲劳性也很强，非常适用于承受交变大载荷的应用领域。 利用非晶态合金的高强度、高韧性，已经开发了用于轮胎、传送带、水泥制品及高压管道的增强纤维，还可以开发特殊切削刀具方面的应用。 2. 抗腐蚀性 在中性盐溶液和酸性溶液中，非晶态合金的耐腐蚀性能要比不锈钢好的多。 其他的金属玻璃和镍基、钴基非晶态合金也都有极佳的抗腐蚀能力。 利用非晶态合金几乎完全不受腐蚀的优点，可以制造耐蚀管道、电池电极、海底电缆屏蔽、磁分离介质及化学工业的催化剂，目前都以及达到了实用阶段。 3. 软磁特性 是指磁导率和饱和磁感应强度高，矫顽力和损耗低。 目前使用的软磁材料主要有硅钢、铁-镍坡莫合金及铁氧体，都是结晶材料，具有磁各向异性而互相干扰，结果使磁导率下降。 而非晶态合金中没有晶粒，不存在磁各向异性，磁特性软。 目前比较成熟的非晶态软磁合金主要有铁基、铁-镍基和钴基三大类。 铁基和铁-镍基软磁合金的饱和磁感应强度高，可代替硅片使用。 具有高磁导率的非晶态合金可以代替坡莫合金制作各种电子器件，特别是用于可弯曲的磁屏蔽。 非晶态合金还可以用于工业织布机编织成帘布而不必退火，而且磁特性在使用过程中不会发生蜕化。 钴基非晶态合金不仅初始导磁率高、电阻率高，而且磁致伸缩接近于零，是制作磁头的理想材料。特别是非晶态合金的硬度高，耐磨性好，使用寿命长，适合作非晶态磁头。 4. 超导电性 是指物质低温下失去电阻的特性 目前，转变温度 Tc 最高的合金类超导体是Nb3Ge，Tc = 23.2K。然而这些超导合金较脆，不易加工成磁体和传输导线。 1975 年杜威兹首先发现La-Au 非晶态合金具有超导电性，后来，由发现许多其他非晶态超导合金。 5. 非晶半导体的光学性质 非晶半导体可分为离子性和共价性两大类： 一类是包括卤化物玻璃、氧化物玻璃，特别是过渡金属氧化物玻璃； 另一类是元素半导体，如非晶态 Si, Ge, S, Te, Se 等。 这些非晶态半导体呈现出特殊的光学性质。 光吸收 非晶态半导体与晶态情况的近程序相同，基本能带结构也相似。具有光吸收性质。 (2) 光电导 光电导是非晶态半导体的一个基本性质。 所谓光电导，即光照下产生了非平衡载流子，从而引起材料的电导率发生变化的一种光学现象。 由于非晶态半导体是高阻材料，而且存在着大量的缺陷定域态，在光照产生非平衡载流子的同时，缺陷态上的电子浓度也要发生变化。而缺陷态的荷电状况不同，即带正电、中性或负电，导致不同的载流子俘获能力，就会影响到光电导大小。 (3) 光致发射 非晶态半导体的发光光谱是研究禁带中缺陷定域态的有利手段。已经发现，对于硫系非晶体半导体，其光致发光光谱具有三个特点： 光谱的峰值大约位于禁带宽度的一半； 谱线宽度比较大； 晶体和非晶态材料之间发光光谱很相似。 6. 其他性质 非晶态材料还有室温电阻率高和负的电阻温度系数。例如大多数非晶态合金的电阻率比相应的晶态合金高出2~3倍。 某些非晶态合金还兼有催化剂的功能。如采用Fe-Ni非晶合金作为一氧化碳氢化反应的催化剂，采用Pd81P19和 Pd80Si20作为电解催化剂等。 第三章 非晶态材料的制备 非晶态材料具有悠久的使用历史，早在二千多年以前，我们的祖先就开始使用玻璃和陶釉。 1947 年 A. Brenner 等人用电解和化学沉积方法获得Ni-P、Co-P 等非晶态薄膜用作金属保护层。 非晶态材料的发展历程 1958 年召开了第一次非晶态固体国际会议，1960年从液态骤冷获得金-硅（Au79Si80）非晶态合金，开创了非晶态合金研发新纪元。 此后一系列“金属玻璃”被开发出来，几乎同时也发展了非晶态理论模型，Mott-CFO 理论模型的奠基者1977年获得诺贝尔物理学奖。 非晶铁合金作为良好的电磁吸波剂，用于隐身技术的研究领域； 某些非晶合金具有良好的催化性能，已被开发用来制备工业催化剂； 非晶硅和非晶半导体材料在太阳能电池和光电器件方面广泛应用…… 非晶体材料具有其十分优越的价值，应用范围十分广泛： 本章内容 非晶态材料的基本概念、基本性能以及制备方法 3.1 非晶态材料的基本概念和