➢ 虽然大块非晶的研制取得了重要进展，但它在工 业上的应用仍然受到材料尺寸、性能、价格等多 方面的约束，影响了其广泛应用的可能性。
➢ 此后人们开始把目光转向快速凝固粉末固结材料，使得快 速凝固粉末合金，如快冷粉末高温合金、铝合金、钛合金、 铜合金、粉末工具钢和粉末不锈钢的研制及在工业中的应 用取得了相当大的成功，并由此而产生了一门新型的交叉 技术，即快速凝固-粉末冶金技术(RS-PM)。
➢ 目前，非晶态的带材、丝材已经商品化，有些合 金带材的宽度已经超过200 mm，这些材料在力 学、电学、磁学、超导、耐腐蚀等方面具有很多 晶态材料所无法比拟的性能，得到了广泛的应用。
➢由于快速凝固材料的冷却速度受尺寸大小 的限制，只能生产一维尺寸很小的带材、 二维尺寸很小的丝材和三维尺寸很小的粉 末。这无疑极大地限制快速凝固材料的应 用范围。因此，大块非晶、准晶金属材料 的研究，逐渐受到国内外材料工作者的极 大重视。
➢大过冷技术(Large Undercooling Technology或LUT)的实质是指使熔体尽可 能在接近均匀形核的条件下凝固，以获得 大的凝固过冷度和非常高的凝固速度。通 常熔体中的促进非均匀形核质点主要来自 于熔体内部的夹杂和容器(如坩锅、铸模等) 壁。通过将熔体分散成细小的熔滴可以减 小熔滴中含有杂质粒子的几率，这样有可 能形成大量的不含杂质粒子的熔滴，同时 也减小了单个熔滴中含有的杂质粒子的数 量，从而产生接近均匀形核的条件。
➢ 快速凝固-粉末冶金技术是关于快速凝固制取非晶、准晶 和微晶粉末以及在保持亚稳结构下制备大块非晶、准晶和 微晶材料的技术。
➢ 快速凝固制取非晶和微晶粉末方法有很多，如旋转盘雾化 法、旋转水雾化法、超声雾化法、双辊、三辊淬冷法、电 动力雾化法、等离子雾化法、溶液提取法、激光快速凝固 法、多级快淬法等。
➢1960年美国学者Pol Duwez采用“枪法”快 冷装置制备了Au-Si非晶合金，并且又于 1967年制备了Fe-P-C系强磁性非晶合金。
➢枪法快冷装置的工作原理是用高压气体将 少量试样(约0.1克)喷射到铜冷却板上，由 于高压气体的导入是爆发式进行的，所以 称为枪法(Gun Method)，此法的冷却速度 估计可达107K/s。
第二章 快速凝固-粉末冶 金技术
2.1快速凝固技术-粉末冶金技术的发展概况
➢快速凝固过程通常是指由液相到固相的相 变过程进行得非常快，金属或者合金的熔 体急剧凝固成微晶、准晶和非晶态的过程。
➢由于快速凝固的冷却速度≥105K/s(或者凝固 线速度每秒达数米以上)，使得所制备的金 属或合金与常规的凝固金属或合金相比， 冷却速度提高了几个数量级；从而使材料 的微观组织、结构产生了许多引人注目的 变化，性能也有很大的提高。
➢ 1974年陈鹤寿在冷却速度≥102K/s的条件下制备 出1~3mm的Pd-Cu-Si、Pd-Ni-Si、Pt-Ni-P非晶 圆棒；1981年Perepezko等人证实了块体非晶形 成的临界条件不是冷速而是取决于过冷液体所达 到的亚稳程度。上世纪80年代后期日本东北大学 的井上明久和美国Jahnson等研究小组分别在ZrAl-Ni-Cu、Zr-Ti-Cu-Ni-Be这两个体系中获得了 大块非晶合金。
2.2快速凝固材料的制备理论 2.2.1 快速凝固技术的基本原理 2.2.1.1 急冷凝固原理 ➢ 急冷凝固技术(Rapid Quenching Technology或RQT)的核
心思想是要提高凝固过程中熔体的冷速。从热量传输的基 本原理可以知道，一个相对于环境开放的系统，冷速取决 于该系统在单位时间内产生的热量和传出系统的热量。因 此对金属凝固而言，提高系统的冷速必须要求减少单位时 间内金属凝固产生的熔化潜热和提高凝固过程中的传热速 度。
➢快 速 凝 固 技 术 的 创 始 人 应 属 前 苏 联 学 者 Salli和美国学者Pol Duwez。
➢1958年，前苏联学者Salli为了研究二元合 金的相互固溶度问题，研制了快速凝固装 置。
➢其原理是采用两块铜板挟住飞溅在铜板上 的金属液，使液滴冷却速度达到105K/s， Salli利用此装置研究了Fe基合金，Al基合 金固溶度的扩展和亚稳相的形成问题。
➢ 急冷凝固技术的原理是设法减小同一时刻凝固的熔体体积 与其散热表面积之比，并设法减小熔体与热传导性能良好 的冷却介质的界面热阻并以传导的方式进行散热。由于急 冷凝固技术主要是通过提高凝固冷速的方法来提高熔体的 过冷度和凝固速度。因此，在凝固过程中冷却速度大小.1.2 大过冷凝固技术
➢ 20世纪70年代初，现代快速凝固技术的发展，引 起了世界各国材料工作者的关注和重视，并且投
入了大量的人力、财力和物力进行这方面的研究。 1971至1973年间，Chen和Gilman等人采用快冷 连铸轧辊法，以1830r/min的轧辊转速制成许多 非晶态合金的薄带和细丝，并正式命名为“金属 玻璃(Metglass)”，以商品出售，在世界上引起了 很大的反响。
➢ 大块非晶准晶的制备方法有爆炸成形法、动态压实法等， 而大块微晶材料的制备方法则有热加工致密化(热等静压、 准热等静压、热挤、热轧、热锻等)、喷射成形和液相烧 结法等。
➢五十多年来，快速凝固技术及其材料的研 究一直是材料科学和工程领域的一个重要 分支。据统计，世界上大多数相关的企业 和大学实验室都进行过这方面的研究，现 有的各种成分已定型的合金几乎全部采用 快速凝固技术研究过，世界上每年发表的 这一领域的论文数量非常多，快速凝固制 粉、粉末固结和致密化方面的专利技术也 层出不穷。此外，快速凝固材料的理论研 究还丰富了凝聚态物理学的内容，促进了 该学科的发展。
➢粉末冶金中的亚音速气体雾化、高压水雾 化以及某些离心雾化制粉法可以认为是最 初级的快速凝固方法，它们的冷却速度在 102~104 K/s，粉末颗粒的显微组织也达到 一定的微细程度；
➢但是多年来人们都把雾化看成是一项单纯 的熔体破碎制粉法，而没有注意到雾化液 滴较高的凝固速度可使得粉末颗粒的微观 组织发生巨大的变化和材料性能得到很大 的提高，因此，早期的粉末研制者错失了 对快速凝固深入探索研究的良机。