非晶态材料具有三个基本特征。

① 只存在小区间内的短程序，而没有任何长程序;波矢 k不再是一个描述运动状态的好量子数(见固体的能带)。

② 它的电子衍射、中子衍射和 X射线衍射图是由较宽的晕和弥散的环组成;用电子显微镜看不到任何由晶粒间界、晶体缺陷等形成的衍衬反差。

③ 任何体系的非晶态固体与其对应的晶态材料相比，都是亚稳态。当连续升温时，在某个很窄的温区内，会发生明显的结构变化，从非晶态转变为晶态，这个晶化过程主要取决于材料的原子扩散系数、界面能和熔解熵(见结构弛豫)。

制备非晶态材料的方法很多，最常见的是熔体急冷和从气相淀积(如蒸发、离子溅射、辉光放电等)。近年来又发展了离子轰击、强激光辐射和高温爆聚等新技术，并已能大规模连续生产。

一些具有足够粘度的液体，经快速冷却即可获得其玻璃态。1960年P.杜韦斯等人利用很高的冷却速率，将传统的玻璃工艺发展到金属和合金，制成对应的非晶态材料，称之为金属玻璃或玻璃态金属。其工艺原理如图所示。当射频加热线圈将样品熔融时，开启阀门，加压气流(如He、N、Ar等)冲破聚酯膜片,使样品从石英坩埚下端的喷嘴急速喷射到冷却铜块上，冷速可达10K/s以上，以获得其非晶态。除少数比较容易形成玻璃态的合金(如Pd-Cu-Si，Pd-Ni-P，Pt-Ni-P等)以外，大部分金属玻璃的冷却速率都相当高，一般在10~10K/s，厚度在50μm以内,也有先制成几十微米以内的非晶态细颗粒，再压结成块状非晶合金的。

一般认为，纯金属无法用目前达到的10~10K/s的冷却速度，由液态急冷得到玻璃态。所以，目前所有的玻璃态金属都包含有两种或两种以上的组元。大部分玻璃态合金都具有两种成分，一部分是金属性强的元素，如Cu、Ag、Au或过渡金属Fe、Co、Ni、Pd、Pt;另一部分是非金属、类金属元素，如3价的B，4价的C、Si、Ge，5价的P。前者的总和约占70~80at%(原子百分数)，后者约占20at%，这样的组分配比可用非晶态固体的伯耳纳多面体模型加以解释。最易得到非晶态的组分是在合金相图的共晶点附近，其对应的熔化温度最低。

作为一类特殊结构的刚性固体，金属玻璃具有比一般金属都高的强度(如非晶态 Fe80B20，断裂强度σF达37kgf/mm,为一般结构钢的七倍多);而且强度的尺寸效应很小。它的弹性也比一般金属好,弯曲形变可达50%以上。硬度和韧性也很高(维氏硬度HV一般在1000~2000左右)。

低含铬的铁基金属玻璃(如Fe27Cr8P13C7)的抗腐蚀性远比不锈钢为好。由于原子排列的长程无序，声子对传导电子散射的贡献很小，使其电阻率很高，室温下一般在 100μΩ·cm 以上，电阻率的温度系数很小(低于±10K);在0K时具有很高的剩余电阻。在某些非晶态合金中(如PdSiCr)，电阻在电阻温度曲线T=Tm时存在一个极小值，当T<Tm时，电阻随温度降低而升高，类似于晶态稀释合金中的近藤效应，其机制尚不清楚。

现已报道的非晶态急冷超导合金有15种，其超导转变温度为1.5~8.71K，比晶态超导体为低，其特点是耐辐照能力远比晶态为强。以过渡金属(铁、钴、镍)为基质的金属玻璃具有优异的软磁性能(见磁性材料)，高导磁率和低交流损耗,远优于商用硅钢片,可和坡莫合金相比，如(Fe4Co96)(P16B6Al3)非晶态合金的矫顽力Hc≈0.13Oe，剩磁Br≈4500G,有可能广泛应用于高、低频变压器(部分代替硅钢片和坡莫合金)、磁传感器、记录磁头、磁屏蔽材料等。

普通玻璃是固体吗?你一定会说，当然是固体。其实，它不是处于固态(结晶态)。对这一点，你一定会奇怪。

这是因为玻璃与晶体有不同的性质和内部结构。

你可以做一个实验，将玻璃放在火中加热，随温度逐渐升高，它先变软，然后逐步地熔化。也就是说玻璃没有一个固定的熔点。此外，它的物理性质也"各向同性"。这些都与晶体不同。

经过研究，玻璃内部结构没有"空间点阵"特点，而与液态的结构类似。只不过"类晶区"彼此不能移动，造成玻璃没有流动性。我们将这种状态称为"非晶态"。

严格地说，"非晶态固体"不属于固体，因为固体专指晶体;它可以看作一种极粘稠的液体。因此，"非晶态"可以作为另一种物态提出来。

除普通玻璃外，"非晶态"固体还很多，常见的有橡胶、石蜡、天然树脂、沥青和高分子塑料等。

非晶态材料的种类很多,硅土(SiO2),以及硅土和Al、Na、Mg、Ca等元素的氧化物的混合物构成最古老、最重要的无机玻璃，一些ⅤA-ⅥA和ⅦA族元素的混合物也较容易得到其玻璃态(如硫系玻璃)。

除传统的玻璃和新近迅速发展的金属玻璃外，还包括非晶态半导体、非晶态高聚合物、非晶态电介质、非晶态离子导体等。近20多年来，由于非晶态材料优异的物理、化学特性和广泛的技术应用，使其得到了迅速的发展，成为一大类重要的新型固体材料。

D. Turnbull and B. G. Bagleg,Treatise on Solid State Chemistry, Vo1.5, Plenum Press, New York, 1976.

H. S. Chen,Reports on Progress in Physics,Vol.43,pp.353~432,1980.

Division of Materials Sciences, U. S. Dept. of Energy,Panel Report on Amorphous materials,1980.

W. Klement, R. H. Willens and P.Duwez nature.,Vo1.187,p. 869,1960.

在日常生活中人们接触的材料一般有两种:一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料。象食盐、宝石等都是晶态材料，而木材、纺织品和玻璃属非晶态材料。以往我们认识的所有金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。

我们先从非晶材料 (amorphous materials)说起，在日常生活中人们接触的材料一般有两种:一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料, 一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金,制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温液体喷射到高速旋转的冷却辊上。合金液以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的合金液降到室温，形成非晶带材。

非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。以铁基非晶合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。由于这样的特性,非晶态合金材料在电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中具备了广阔的应用空间。例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。