非晶态金属结构模型

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非晶态金属结构模型主要可以分为两大类：一是不连续结构模型，包括微晶模型和非晶集团模型，这些模型的微晶或非晶集团之间的界面结构与它们本身不同。二是连续结构模型，即连续随机模型，其结构内部不存在任何边界。连续型的硬球随机密堆模型（DRPHS）目前被广泛采用，由英国人伯纳耳（J.D.Bernal）于1959年提出，最初是为了描述液态物质的结构。非晶态金属的结构与液态金属非常接近，它们的X射线衍射对分布函数形状相似，都具有强的第一第二衍射峰。然而，非晶态固体的第二衍射峰存在劈裂现象，且其无序程度不及液态金属。一些非晶态金属的X射线径向分布函数（RDF）与硬球随机密堆模型有几种可能的拓扑结构，金属-类金属型非晶态金属中，金属原子间空隙被类金属填充，类金属原子之间不存在最近邻接触，但这些空隙大小不足以容纳类金属原子，导致随机密堆结构发生畸变。金属-金属型非晶态金属的基本结构单元仍然是随机密堆模型的四面体。

非晶态金属的结构实验研究通常采用X射线、电子或中子衍射方法，通过衍射结果的数学处理得到径向分布函数，描述原子周围其他原子的统计分布情况。EXAFS等新技术已被用于非晶态金属精细结构的研究。非晶态金属的结构受制备时冷却速率、熔体金属过冷度等多种因素影响。通常，冷却速率越高，非晶态金属包含的自由体积越多。非晶态金属的结构弛豫和晶化是复杂过程，涉及成分、原子尺寸、电负性、结合能、位形熵以及材料制备工艺等因素。非晶态金属的低温弛豫是通过原子排布和化学组分的短程有序改变进行的，可以是可逆的或不可逆的。随着弛豫过程的发生，非晶态金属的性质也会发生变化。

非晶态金属的晶化在高于晶化温度下，原子发生更大范围的迁移，导致非晶态金属转变为稳定晶态相。晶化过程可以经过一个或几个亚稳态，或者连续转变为稳定晶态相。非晶态的晶化反应是一种晶体的形核和长大的过程，可以分为多形型、初晶型和共晶型三类。成分不同，晶化的类型也不同，最终产物取决于非晶态基体中晶体相的自由能。成分Fe86B14的晶化属于初晶型，成分Fe80B20的晶化属于共晶型，成分Fe75B25的晶化属于多形型。这三种成分的Fe-B合金晶化后最终都将转变为自由能最低的α-Fe+Fe2B。非晶态金属的晶化可能会损害其优异性能，如磁性、韧性和抗腐蚀性等。然而，控制晶化过程也是一项有用的工艺手段，例如，通过晶化可以获得微晶粉末，或者通过控制的部分晶化提高（Mo，Ru）80B20非晶合金的超导临界电流密度。

扩展资料

非晶态金属是指在原子尺度上结构无序的一种金属材料。大部分金属材料具有很高的有序结构，原子呈现周期性排列（晶体），表现为平移对称性，或者是旋转对称，镜面对称，角对称（准晶体）等。而与此相反，非晶态金属不具有任何的长程有序结构，但具有短程有序和中程有序（中程有序正在研究中）。一般地，具有这种无序结构的非晶态金属可以从其液体状态直接冷却得到，故又称为“玻璃态”，所以非晶态金属又称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。制备非晶态金属的方法包括：物理气相沉积，固相烧结法，离子辐射法，甩带法和机械法。