固态反应非晶化 (amorphization by solid state reaction)

通过合金固体中固态反应时的界面运动，将固体晶态相转变为非晶相的过程。由于金属在晶态下比在非晶态下的自由能低，更为稳定，为了使金属的固态反应非晶化得以进行，必须以某种方法将它的自由能提高到比相应非晶态高的某种起始高能状态，使非晶化的固态反应具有热力学的驱动力。目前采用的方法有氢化法、金属膜扩散耦合法、晶格无序化法和机械合金化法等。

将晶态金属间化合物在压力为1×10⁵Pa的氢气中搅拌，然后在一定温度下进行等温热处理，使其发生固态反应而形成非晶态。例如，在晶态Zr₃Rh+H_2 * 150-210℃ /热处理 非晶态Zr₃-RhH_5.5氢化反应过程中，晶态金属间化合物氢化后比最终生成的非晶态产物的自由能高，所以为其固态反应非晶化过程提供了热力学的驱动力。观察表明：非晶相氢化物开始在原始微晶晶界发生，然后向晶内生长直到全部非晶化。这种非晶化过程在孪晶晶界处明显加快，Zr₃Rh的吸氢速率由表面扩散壁垒所控制。如果用合适的化学或机械方法对表面进行处理，吸氢速率急剧上升。这表明固态反应非晶化速率受气一固界面动力学的控制而不受扩散的控制。

用氢化法已制备出非晶态Zr₃(RhH_5.5)，Zr₃PdH_x 、Zr₃AlH_x ,RFe₂H_x(R=Y，Ce，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er)、RNi₂Hx (R=Y，La，Ce，Pr，Sm，Gd，Tb、Dy、Ho、Er)等。

用冷轧、蒸镀或溅射等方法将两种金属薄带复合在一起，然后在较低温度下进行等温热处理。利用其中一种金属在另一种金属中于较低温度下的高的扩散率(如贵金属在多价的铅和锡以及稀土金属中具有高扩散率)，使非晶相在内界面处形成，然后逐渐扩展到整体薄带，从而获得非晶态结构。

用金属薄膜扩散耦合法已制备出金锆、金钇、铜锆、铜铒、钴锆、钴锡、镍锆、镍钛、镍铪、镍铒、铁锆、硅镍、硅铑、硅钛等多种非晶态合金。

通过离子辐照或离子注入晶态金属、合金或金属间化合物，引起晶格无序化，最终形成非晶态的方法。晶格无序化法与氢化法及金属薄膜扩散耦合法密切相关，其主要区别在于：混合和无序化过程受高能离子的外力驱动，而氢化法和金属薄膜扩散耦合法中的热扩散非晶化是化学驱动力所引起的。

一般简称为MA(Mechanical alloying)法。该方法是将两种或数种金属粉末混合在一起，靠球磨过程中受到的碰撞、挤压等机械能量使金属粉末颗粒局部严重形变而引入大量缺陷，最终形成非晶或微晶粉末。机械合金化法根据原材料的不同可大体分为两种方法：(1)纯金属粉末与另一种或几种纯金属粉末共同球磨形成非晶或微晶合金。研究较多的为二元系，其过程表示式为：nA(晶态)+mB(晶态) -MA法- A_nB_m(非晶或微晶态)。式中左侧为一种金属亦可为一种合金，甚至可以为非晶态合金。例如，已研究晶态镍粉同非晶态合金Fe₇₈Si₁₂B₁₀经MA法制成非晶态合金粉末Fe₆₅Ni₁₇Si₁₀B₈。(2)晶态合金粉末经过机械研磨而形成非晶态。称为MG(Mechnical grinding)法。反应后化学成分不变，但结构改变，可表示为：A_nB_m(晶态)-MG法-A_nB_m(非晶或微晶)，虽然原始状态的材料成分、状态不同，但生成物是基本一样的。

用MA法制备非晶或微晶材料的过程不尽相同，特别是纯金属粉末。一般而言，非晶或微晶合金的形成过程大体可分为三个阶段：(1)初期阶段，粉末变化及层状化；(2)中间阶段，即合金化阶段。此阶段是在原子级水平上进行的，它包括原子扩散及颗粒细化；(3)后期阶段，即非晶或微晶形成阶段。现有许多研究结果表明，形成非晶或微晶合金通常需要10～30h的研磨时间。

MA法的一般工艺过程为：原材料粉末配比混合—，按球料比放入球磨机一抽真空—一充氩气一球磨一抽样检测一定时多次抽样一非晶微晶成品

在MA法过程中，合金成分及工艺条件，如所用球磨机的工作状态，气氛条件，球磨时间，转速，球料比，原材料粒度以及是否包覆等均影响非晶态的形成。MA法的实用意义是将此法制成的非晶或微晶粉末，通过适当加工形成三维的大块非晶态或微晶材料，并且其材料成分范围远宽于液相急冷材料。表中列出多种成分的MA合金。