處以指數(shù)方式衰減 至零，并且認(rèn)為該系統(tǒng)為無序的。然而，如果相關(guān)性函數(shù)在大的|x-x'I處衰減至常數(shù)值，則 可認(rèn)為該系統(tǒng)具有長程有序性。如果其作為距離的冪衰減至零，則其可被稱為準(zhǔn)長程有序。 注意，所謂構(gòu)成|x-x'I的大數(shù)值是相對的。
[0041] 當(dāng)定義其行為的一些參數(shù)為不隨時(shí)間演變的隨機(jī)變量時(shí)，則可認(rèn)為系統(tǒng)呈現(xiàn)淬火 無序（即它們是淬火或冷凍的），如自旋玻璃。這與退火無序相反，在該退火無序中隨機(jī)變 量允許自己演變。本文的實(shí)施例包括包含淬火無序的系統(tǒng)。
[0042] 本文所述的合金可為晶態(tài)的、部分晶態(tài)的、無定形的、或基本上無定形的。例如，合 金樣品/樣本可包括至少一些結(jié)晶度，其中晶粒/晶體具有處于納米和/或微米范圍內(nèi)的 尺寸。作為另外一種選擇，合金可為基本上無定形的，諸如完全無定形的。在一個(gè)實(shí)施例中， 合金組合物至少基本上不是無定形的，諸如為基本上晶態(tài)的、諸如為完全晶態(tài)的。
[0043] 在一個(gè)實(shí)施例中，晶體或多個(gè)晶體在另外的無定形合金中的存在可理解為其中的 "結(jié)晶相"。合金的結(jié)晶度程度（或在一些實(shí)施例中簡稱為"結(jié)晶度"）可以指存在于合金中 的結(jié)晶相的量。所述程度可指例如存在于合金中的晶體的分?jǐn)?shù)。根據(jù)上下文，所述分?jǐn)?shù)可 以指體積分?jǐn)?shù)或重量分?jǐn)?shù)。對無定形合金的"無定形"的量度可以是無定形度。無定形度 可根據(jù)結(jié)晶度的程度來測量。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，具有低程度的結(jié)晶度的合金可被認(rèn)為 具有高程度的無定形度。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，具有60體積％的結(jié)晶相的合金可具有40 體積％的無定形相。
[0044] 無定形合金或無定形金屬
[0045] "無定形合金"為具有大于50體積％的無定形含量，優(yōu)選大于90體積％的無定形 含量、更優(yōu)選大于95體積％的無定形含量、并且最優(yōu)選大于99體積％至幾乎100體積％的 無定形含量的合金。注意，如上所述，合金的無定形度高相當(dāng)于結(jié)晶度程度低。"無定形金 屬"為具有無序的原子尺度結(jié)構(gòu)的無定形金屬材料。與為晶態(tài)并因此具有高度有序的原子 排列的大多數(shù)金屬相比，無定形合金為非晶態(tài)的。在冷卻期間直接從液態(tài)產(chǎn)生這樣的無序 結(jié)構(gòu)的材料有時(shí)被稱為"玻璃"。因此，通常將無定形金屬稱為"金屬玻璃"或"玻璃態(tài)金屬"。 在一個(gè)實(shí)施例中，塊體金屬玻璃（"BMG"）可指合金，其微結(jié)構(gòu)至少部分是無定形的。然而， 除極其快速冷卻外，還存在許多方式來產(chǎn)生無定形金屬，這些方式包括物理氣相沉積、固態(tài) 反應(yīng)、離子輻照、熔融紡絲和機(jī)械合金化。不管無定形合金是如何制備的，它們可能均為單 一類材料。
[0046] 無定形金屬可通過多種快速冷卻方法來產(chǎn)生。例如，可通過將恪融金屬派射到旋 轉(zhuǎn)金屬盤上來產(chǎn)生無定形金屬。大約上百萬度每秒的快速冷卻會過快而不能形成結(jié)晶，并 因此將材料"鎖定"在玻璃狀態(tài)。此外，可以以低得足以允許無定形結(jié)構(gòu)以厚層的方式形成 的臨界冷卻速率來制備無定形金屬/合金，如塊體金屬玻璃。
[0047]術(shù)語"塊體金屬玻璃"（"BMG"）、塊體無定形合金（"BAA"）和塊體凝固型無定形 合金在本文中可互換地使用。它們是指具有至少在毫米范圍內(nèi)的最小尺寸的無定形合金。 例如，所述尺寸可為至少約0. 5_，諸如至少約1_、諸如至少約2_、諸如至少約4_、諸如 至少約5mm、諸如至少約6mm、諸如至少約8mm、諸如至少約10mm、諸如至少約12mm。取決于 幾何形狀，所述尺寸可指直徑、半徑、厚度、寬度、長度等。BMG也可為具有在厘米范圍內(nèi)諸如 至少約1. 〇cm、諸如至少約2. 0cm、諸如至少約5. 0cm、諸如至少約10. 0cm的至少一個(gè)尺寸的 金屬玻璃。在一些實(shí)施例中，BMG可具有至少在米范圍內(nèi)的至少一個(gè)尺寸。BMG可呈現(xiàn)與金 屬玻璃有關(guān)的上述任何形狀或形式。因此，在一些實(shí)施例中，本文所述的BMG在一個(gè)重要方 面可不同于通過常規(guī)沉積技術(shù)制成的薄膜一前者可具有比后者大得多的尺度。
[0048] 無定形金屬可為合金，而不是純金屬。該合金可包含明顯不同尺寸的原子，從而導(dǎo) 致熔融狀態(tài)中的低自由體積（并因此具有比其他金屬和合金高多達(dá)數(shù)個(gè)數(shù)量級的粘度）。 該粘度防止原子充分移動以形成有序的晶格。材料結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致冷卻期間的低收縮率和對塑 性變形的抵抗性。不存在晶界（在一些情況下為晶態(tài)材料的弱點(diǎn)）可例如導(dǎo)致對磨損和腐 蝕的更好的抵抗性。在一個(gè)實(shí)施例中，無定形金屬（同時(shí)在技術(shù)上講為玻璃）還可比氧化 物玻璃和陶瓷堅(jiān)韌得多且不易碎。
[0049] 無定形材料的熱導(dǎo)率可能低于其晶態(tài)對應(yīng)物的熱導(dǎo)率。為了即使在較緩慢冷卻期 間仍實(shí)現(xiàn)形成無定形結(jié)構(gòu)，該合金可由三種或更多種組分組成，從而導(dǎo)致具有較高勢能和 較低形成概率的復(fù)雜的晶體單元。無定形合金的形成可取決于多個(gè)因素：合金的組分的組 成；組分的原子半徑（優(yōu)選具有超過12%的顯著差異以獲得高堆積密度和低自由體積）； 以及混合組分的組合、抑制晶體成核并延長熔融金屬處于過冷卻狀態(tài)的時(shí)間的負(fù)熱量。然 而，由于無定形合金的形成基于很多不同的變量，因此可能難以事先確定合金組合物是否 將形成無定形合金。
[0050] 例如，硼、硅、磷及其他玻璃形成元素與磁性金屬（鐵、鈷、鎳）的無定形合金可為 磁性的，具有低矯頑磁力和高電阻。高電阻導(dǎo)致在經(jīng)受交變磁場時(shí)由渦電流所致的低損耗， 例如作為變壓器磁芯的有用屬性。
[0051] 無定形合金可具有多種潛在有用的屬性。具體地，它們傾向于比類似化學(xué)組成的 晶態(tài)合金更強(qiáng)，并且它們可承受比晶態(tài)合金更大的可逆（"彈性"）變形。無定形金屬的強(qiáng) 度直接源于它們的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，所述非晶態(tài)結(jié)構(gòu)可能不具有限制晶態(tài)合金的強(qiáng)度的任何缺 陷（諸如位錯(cuò)）。例如，一種現(xiàn)代無定形金屬，被稱為Vitreloy?，具有幾乎是高級鈦的抗拉 強(qiáng)度兩倍的抗拉強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，室溫下的金屬玻璃是不可延展的并且當(dāng)在受力情 況下加載時(shí)傾向于突然失效，這限制了在注重可靠性的應(yīng)用中的材料的適用性，因?yàn)榧磳?發(fā)生的失效是不明顯的。因此，為了戰(zhàn)勝該挑戰(zhàn)，可使用具有包含可延展的晶態(tài)金屬的枝晶 粒子或纖維的金屬玻璃基體的金屬基體復(fù)合物材料。作為另外一種選擇，可使用傾向于導(dǎo) 致脆化的一種或多種元素（例如Ni)含量低的BMG。例如，不含Ni的BMG可用于提高BMG 的延展性。
[0052] 塊體無定形合金的另一種有用的特性是它們可為真玻璃；換句話講，它們可在加 熱時(shí)軟化并且流動。這就可以允許很容易以與聚合物幾乎相同的方式進(jìn)行加工，諸如通過 注塑。因此，可使用無定形合金來制備運(yùn)動裝備、醫(yī)療設(shè)備、電子組件以及裝備、和薄膜。可 經(jīng)由高速氧燃料技術(shù)沉積無定形金屬的薄膜作為保護(hù)性涂層。
[0053] 材料可具有無定形相、結(jié)晶相、或兩者。無定形相和結(jié)晶相可具有相同的化學(xué)組成 并且僅在微結(jié)構(gòu)方面不同，即一者為無定形微結(jié)構(gòu)而另一者為結(jié)晶微結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例 中的微結(jié)構(gòu)是指由顯微鏡以25倍放大率或更高放大率顯示的材料的結(jié)構(gòu)。作為另外一種 選擇，這兩個(gè)相可具有不同的化學(xué)組成和微結(jié)構(gòu)。例如，組合物可為部分無定形的、基本上 無定形的或完全無定形的。
[0054] 如上所述，可通過存在于合金中的晶體分?jǐn)?shù)來測量無定形度的程度（并且反之為 結(jié)晶度的程度）。該程度可指存在于合金中的結(jié)晶相的體積分?jǐn)?shù)或重量分?jǐn)?shù)。部分無定形 組合物可指其至少約5體積％，諸如至少約10體積％、諸如至少約20體積％、諸如至少約 40體積％、諸如至少約60體積％、諸如至少約80體積％、諸如至少約90體積％為無定形 相的組合物。已經(jīng)在本申請的其他地方定義了術(shù)語"基本上"和"約"。因此，至少基本上無 定形的組合物可指其至少約90體積％，諸如至少約95體積％、諸如至少約98體積％、諸如 至少約99體積％、諸如至少約99. 5體積％、諸如至少約99. 8體積％、諸如至少約99. 9體 積％為無定形的組合物。在一個(gè)實(shí)施例中，基本上無定形的組合物可具有在其中存在的一 些附帶的微量的結(jié)晶相。
[0055] 在一個(gè)實(shí)施例中，相對于無定形相，無定形合金組合物可為均質(zhì)的。在組成上均勻 的物質(zhì)為均質(zhì)的。這與為異質(zhì)的物質(zhì)形成對照。術(shù)語"組成"是指物質(zhì)中的化學(xué)組成和/或 微結(jié)構(gòu)。當(dāng)將一定體積的物質(zhì)分成兩半并且兩半均具有基本上相同的組成時(shí)，該物質(zhì)為均 質(zhì)的。例如，當(dāng)一定體積的微粒懸浮液分成兩半并且兩半均具有基本上相同體積的粒子時(shí)， 該微粒懸浮液為均質(zhì)的。然而，在顯微鏡下可能看到單獨(dú)的粒子。均質(zhì)物質(zhì)的另一個(gè)例子 為空氣，其中雖然空氣中的粒子、