非晶态金属（合金），也称金属玻璃，是指非结晶状态的金属或合金。即高温溶液以105℃/s以上的超极冷速度凝固，因而来不及结晶而形成的结构这时在材料内部原子作不规则排列，因而产生了晶态材料所没有的性能。

(相关资料图)

非晶态材料在开关电源上的应用：

非晶态材料具有低铁损、高饱和磁感应强度、高居里点的特点。

非晶态磁性材料即使是在高频情况下，磁损耗的损失也很小，使得非晶态材料在开关电源上的应用受到人们的重视。

非晶态饱和铁芯代替磁损耗大的50Ni坡莫合金后，使得开关电源得到广泛使用。

非晶材料器件应用

1）传感器

压力和位移传感器、水下声学、地磁检测、方位传感器、电子围棋练习机、防盗传感器等。

2）高保真通信器件

应用于磁头的非晶态材料的特性是高饱和磁感应强度、高导磁率、低衰减和高的表面硬度（耐磨）。

3）安全系统

高的磁导率，使之成为优良的谐波发生器；一般铁磁材料不发生这种高次谐波。

4）其他应用

复合材料增强剂；

非晶态材料还可以适用于滑雪用具、网球拍、钢丝锯、放电线圈、控制电缆、精密弹簧、微细丝网等；

非晶态粉末可直接用于电磁离合器用粉末、磁研磨用粉末以及催化剂等，利用粉末体冲击成形可以制成树脂复合材料、片状铁心、磁密封等，并且已经达到了实用化阶段；

利用非晶态的晶化处理，细化金属的组织。

非晶材料应用展望

1）由于非晶态材料还难以被制成体材，高温耐热性很差，不适合于做建筑领域的大型结构件，不适合于发动机上的耐热材料。

2）由于薄带、丝材、粉末及粉末成形、由激光加工所制成的体材表面非晶化处理等技术被开发并得到了应用，因此，不仅局限于磁性功能材料，而且已经扩大应用到了力学性能和耐腐蚀性能要求较高的结构用材上。

3）目前，非晶态材料的磁特性的应用得到了发展，尤其是在变压器方面的应用开发得到了重视，但距实用化还有一段距离。在电子产品和传感器方面的应用，由于其性能成本比是比较明显的，所以逐渐地达到了实用化阶段。

4）在薄膜应用或人工栅极膜的研究、非晶态材料的热处理、以及利用非晶态的晶化处理细化金属组织的研究等正在积极地进行。

5）从光磁记录仪、半导体等的发展来看，今后还会出现非晶态材料意想不到的应用。

非晶态固体的制备方法

制备非晶态固体必须解决下述两个问题：

1）必须形成原子或分子混乱排列的状态；

2）必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。

1.从气态制备非晶

1）气体辉光放电法

以制备非晶态半导体锗和硅为例，将锗烷或硅烷放在真空室中，用直流或交流电场加以分解。分解出来的锗和硅原子沉积在预热的衬板上，再快速冷凝形成非晶态薄膜。

2）电解沉积法

3）溅射法

将样品先制成多晶或研成粉末，压缩成型，进行预浇作为溅射靶。在真空或充氩气的密闭空间，用各种不同的工艺将靶材中的原子或离子以气态形式离解出来，然后使 它们无规则地沉积在冷却底板上，从而形成非晶态。

4）CVD法

5）PVD法

2.从液态制备非晶

液体急冷法实施原理：将液体以大于105℃/s的速度急冷，使液体中紊乱的原子排列保留下来，成为固体，即得非晶。

要求条件：

液体必须与基板接触良好；

液体层必须相当薄；

液体与基板从接触开始至凝固终止的时间尽量短；

基板导热性好。

实施工艺介绍

1）喷枪法

将金属装入一个底部有小孔的石墨坩埚中，小孔直径大约1mm，坩埚由感应加热或电阻加热，使金属在惰性气体气氛中熔化。起初，由于孔径小，表面张力使得液体金属不至于下落。然后用冲击波从上至下使熔体从小孔喷出，打在坩埚下面的一个过冷铜板上（铜板浸在冷液氮中），迅速冷却成为非晶。

2）锤砧法

将熔体落入两个相对运动而导热良好的表面之间，受到挤压后迅速冷却而成非晶。

3）离心法

将少量合金装入一个底部有小孔的石英管内，用高频感应炉或管式炉使之熔化后，随即将石英管降至一个高速旋转的圆筒中，并用高压气体迫使熔体从小孔流出，喷到圆筒内壁。缓缓提升石英管，可得到螺旋状的非晶条带。

4）压延法

又称“双辊法”，熔化的金属从石英管底部的小孔喷射到一对高速旋转、导热良好、表面光滑的辊子之间。

5）单辊法

将熔体喷射到高速旋转的辊面上冷却，形成连续的非晶条带。

6）熔体沾出法

金属圆盘紧贴熔体表面高 速旋转，熔体被圆盘沾出一薄层，迅速冷却成为非晶。冷却速率低、材料表面质量差、致密度和强度低，生产效率低，成本低，工艺简单。

7）熔滴法

合金棒的下端用电子束熔化，液滴滴落到一个高速转动的辊面，随即被拉长，凝固成条或丝。

3.从固态制备非晶

粉末冶金法

4.其它现代方法

1）辐照法

用能量密度比较高的激光或电子束（能量 100kW/cm2）辐照晶体材料表面（如金属），使表面局部熔化，然后以大于104℃/s的速度冷却，

即在晶体表面产生一层与基底同质的非晶薄层。

2）悬浮熔炼技术

将导体悬浮于一个感热场中，借助电热涡流使得导体熔化，迅速吹入冷的惰性气体，使熔体冷却，得到非晶。又可以分为磁悬浮熔炼法、静电悬浮熔炼法等，前者是靠磁力与重力相抵消实现悬浮，后者是靠静电吸引力与磁力相抵消实现悬浮。

3）溶胶-凝胶法

4）落管技术

将样品置于真空或加载保护气的石英管顶端，密封管口。用感应加热装置，使得样品熔化，撤去热源，熔体保持自由落下，冷凝成非晶。特点是无污染、但是生产效率极低。

5）粒子注入法

将高能的非晶粒子直接注入固体材料的表面。固体可以是非晶，也可以是晶体；注入的非晶可以与固体材料本身相同也可不同。注入时，由于高能非晶粒子与固体材料中原子核、电子、中子等的碰撞会损失能量，故注入厚度有限。

6）冲击波法

7）低熔点氧化物包裹法

将样品用低熔点氧化物包裹起来，置于容器中熔炼，待中间样品熔化后，然后再冷却到氧化物熔点以上而样品熔点以下的某个温度，样品在液态氧化物包围的气氛中冷凝成非晶。