非晶合金与准晶的结构特征与应用研究

# 非晶合金与准晶
- 非晶合金
  - 结构特征
    - 短程有序/长程无序
      - 特点
        - 径向分布函数(RDF)
          - 晶体：δ函数
          - 非晶：振幅随r增大衰减
      - 与液态对比
        - 粘滞系数高(10¹⁴倍)
        - 局部短程有序
      - 与晶态对比
        - 无长程有序
        - 化学无序性
    - 结构模型
      - 微晶无序模型
      - 连续无规网络模型
      - 硬球无规密堆积模型
      - 无规线团模型
  - 发现
    - 1960年Duwez溅射淬火技术
      - 创新点
      - Au₃Si非晶合金
    - Mott-CFO理论模型
  - 制备方法
    - 气相凝聚(薄膜)
    - 液态快速淬火(主流)
    - 固态非晶化
      - 多层膜扩散
      - 机械合金化
      - 离子辐照
    - 冷却速率要求
      - ＞10⁶K/s
  - 物理性能
    - 力学性能
      - 高强度(无位错/滑移面)
        - 示例：Fe₈₀B₂₀: 3630MPa
      - 低延伸率/高韧性
    - 耐腐蚀性
      - 均匀固溶体(无晶界)
      - 快速形成钝化膜
      - 示例：Fe-Cr-P-C系＞不锈钢
    - 磁学性能
      - 软磁性材料
      - 高磁导率/低矫顽力
      - 应用领域：铁基/钴基
    - 电学性能
      - 高电阻率(晶态2-3倍)
      - 负电阻温度系数
    - 催化性能
      - 非晶Ni催化剂活性更高
  - 大块非晶合金
    - 定义
      - 尺寸：＞1mm
    - 形成条件
      - 多元合金(≥3元素)
      - 原子半径差＞12%
      - 需要含Be/B/P等元素
    - 实例
      - Pd₄₀Cu₃₀Ni₁₀P₂₀(100mm厚)
- 准晶
  - 发现
    - 1982年Shechtman
      - Al-Mn五次对称
    - 2011年诺贝尔化学奖
    - 自然准晶：Al₆₃Cu₂₄Fe₁₃
  - 结构特征
    - 长程取向序/无平移对称
    - 维度分类
      - 一维准晶(亚稳态)
      - 二维准晶(8/10/12次对称)
      - 二十面体准晶(A/B类)
    - 数学基础
      - Penrose拼图
      - 王氏砖块问题
  - 性能
    - 导电性
      - 极高电阻率(10⁻³Ω·m级)
      - 电子结构异常
    - 热学
      - 低导热率(媲美ZrO₂)
    - 力学
      - 高硬度/高强度
      - 应用示例：Mg-Zn-Y系合金
    - 表面特性
      - 低表面能/不粘性
      - 伪能隙效应
    - 储氢性能
      - Ti-Zr-Ni系二十面体准晶
  - 应用
    - 表面改性涂层
    - 炊具不粘材料
    - 隔热材料
    - 储氢材料
  - 研究热点
    - 分子准晶设计
    - 三维准周期结构
    - 稳定准晶制备瓶颈