1.1 非晶合金的研究历史及现状
1.2 非晶合金的特点
非晶材料的结构特点是:长程无序,短程有序。
非晶在结构上的均匀性有两种含义[3]:
①结构上均匀:具备各向同性,这样就没有晶体上所遇到的晶界、位错等缺陷;
②成分上均匀:非晶形成过程是由于外界急冷,故而没有如晶体一样出现偏析等成分起伏。
与一般的晶体合金相比,非晶合金在室温和高温的力学性能具有以下特征:
1)较高的抗拉强度和较低的杨氏模量;
2)约2%的弹性应变极限,大大超过晶体的0.2%;
3)冲击断裂能量高;
4)产生屈服之前有很大的弹性能量;
5)室温下没有明显的塑性变形。
Fe基和Co基非晶具有优良的软磁性能。后面会提到关于Fe的非晶合金体系。
1.3 电沉积法制备非晶薄膜[4]
电沉积通常称电镀,是一种通过外加电源使电流经阴极、电解液、阳极,在阴极表面还原金属的方法。
金属电沉积的理论基础是法拉第定律,其描述了电极反应的物质量与通过电量之间存在的关系:
1)电解时电极上发生变化物质的量与电量成正比;
2)相同电量条件下,各电极上变化物质的量与物质的克当量成正比。
克当量就是相对原子质量除以原子价,单位为克。
电沉积的步骤和稳态过程
1)反应离子向电极表面附近液层迁移-液相传质步骤;
2)反应离子在电极表面上吸附或在表面附近的液层发生化学变化-前置的表面转化步骤;
3)反应离子在电极表面得到电子,生成产物-电化学反应步骤;
4)反应产物在电极表面上脱附进行化学变化-随后的表面转化步骤;
5)反应产物生成新相-新相生成步骤。
对一个具体的电极过程来说,并不一定包含所有上述5个单元步骤。可能只包含其中一些。但任何电极过程都包括1、3、5,3个单元步骤。
合金镀层具有一系列不同于纯金属镀层的特性,往往具有更细晶、更平整和更光亮的外观结构,且大多具有硬度高、韧性较高、耐磨性和耐腐蚀性好、磁性佳等特点。合金电沉积是制备非晶的主要手段。
电沉积可细分为多种:
1)直流电沉积
直流电沉积输送功率稳定,电流平稳,参数易调控,易操作,对于广泛生产来说更有研究意义。
2)脉冲电沉积
采用脉冲电流进行脉冲电沉积时,一个电流脉冲后,阴极-溶液界面处消耗的沉积离子可在脉冲间隔内得到补充,因而可采用较高的峰值电流密度。由于脉冲间隔的存在,晶体的形成受到阻碍,减少外延生长,更易形成非晶。
3) 纳米复合电沉积
由纳米量级纳米微粒与基质金属组成的复合镀层具有多相结构,同时拥有两者的优点,使镀层性能发生改变。其表现出的优异性能有硬度、耐腐蚀性、耐磨性和湿润性等。
4) 超声电沉积
利用超声加速和控制化学反应,提高反应率、改变反应途径,改善反应条件以及引发新的化学反应。
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