铁基非晶纳米晶合金制备纳米多孔材料及其微观结构研究(2)
1.1 非晶合金概述1.1.1 非晶合金的结构特征材料的性能是由其微观结构决定的，而微观结构又取决于原子电子的排列顺序。凝聚态材料根据内部原子排列的结构大致可分三类：晶态、非晶态和准晶态。一方面，从微观方面来说，非晶态材料原子排列显现出长程无序的特点，即不存在晶态材料周期性的点阵结构，准晶态材料拥有五重对称性它也不具备，它只是在几个原子范围内存在一定的有序度，即为短程有序。非晶态材料微观结构是不均匀的，但是另一方面，从宏观角度上来看，非晶态物质又呈现出各向同性，结构均匀的特点。
1.1.2 非晶合金的优异性能非晶合金在多项性能方面有十分明显的优势，与传统的晶态合金相比，表现在以下方面：1、具有优异的力学性能；2、具有良好的软硬磁性，独特的膨胀特性等物理性能；3、具有良好的加工性能；4、具有优良的抗腐蚀性能。
1.1.3 非晶合金的晶化过程非晶态在热力学上是一种亚稳状态，它的结构为短程有序、长程无序[3]，与晶态相比，它的自由能比较高，具有自发向晶态转变的趋势，即为晶化过程。为了实现非晶样品的纳米晶化，我们需要严格控制非晶固体的晶化动力学过程，使得晶化产物的晶粒尺寸为纳米量级。目前有许多方法可以实现非晶合金纳米晶晶化，应用较多的包括热致晶化法、电致晶化法、高压晶化法和机械晶化法等。以热致晶化法为例，晶化的过程非常复杂，晶化之前会出现结构弛豫现象，即原子的位置会发生非常细微的调整和变动，进而导致非晶合金的原子的分布函数曲线产生变化。双体分布函数曲线的各个峰会随着加热和保温时间的增长而依次产生变化，晶化刚开始时，第一个峰会逐渐变窄变高，此时第二个峰的分裂现象会渐渐变缓，最终减小甚至是消失，而晶化过程即将结束时，第二个峰又会发生急剧的转变，结束时，所有的峰都如第一个峰一样发生了尖锐化现象。此时短程有序状态的范围渐渐变大,源!自&吹冰*文,论/文]网[www.chuibin.com，逐渐过渡到长程有序的状态，晶化过程转变完成。1.2 纳米多孔金属材料的制备方法历经多年，纳米多孔金属材料的制备方法已有多种，如 Layer-by-Layer 自组装技术，粉体烧结法，模板法，沉积法，去合金法等[4]。1.2.1 Layer-by-Layer 自组装技术这种方法是通过层层自组装的技术，在石英或硅片上沉积两种不同的金属溶胶，形成纳米金属颗粒的混合物，然后利用不同金属之间的电化学活性的差异，将活性较大的金属腐蚀溶解掉。目前这种方法使用很少。
1.2.2 金属粉体烧结法粉末烧结法主要包含三个过程：粉末的制备、压缩和烧结。它是制备纳米多孔金属材料的传统方法。即首先在成形模具中添加具有一定尺寸的金属粉末，然后在一定的压力下烧结，最终得到多孔的烧结体。最近这些年，这项技术越来越有纳米化、细微化的趋势。烧结法利用下面两种机制形成纳米多孔：第一种是通过控制纳米金属粉末的烧结温度和压实密度从而获得纳米多孔[5]，如图1.1所示。在烧结过程中，金属粉末会出现膨胀现象，第二种就是利用这种膨胀机制控制孔隙度，从而获得亚具有微米及纳米级的孔径。为了制备一种孔径梯度渐变，具有微米-纳米量级孔复合的的多孔材料，国内西北有色金属研究院的Wang 等进行了大量研究，利用在微孔金属材料表面沉积金属然后真空烧结的方法制备出了所要材料。金属粉体烧结法工艺简单、成本低，已经广泛应用于铜、钛、不锈钢和镍合金等金属多孔材料的制备中，但所制备的金属强度较低、孔隙率也较低(一般是40~60%)。它是对传统的纳米多孔金属材料制备方法的继承和发扬，如果能够攻克一些关键性的技术难关，那么工业生产也就真正成为了可能。